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Elektromagnetischer Drehschrittantrieb Die Erfindung bezieht sich
auf einen elektromagnetischen Drehschrittantrieb, bei dem ein Tauchanker-Elektromagnet
mittels zweier mit mindestens einem Sägezahnrad zusammenarbeitender Sperrklinken
sowohl bei der Hin- als auch bei der Rückbewegung des Tauchankers den anzutreibenden
Teil in gleichem Drehsinn weiterbewegt.
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Bekannte Drehschrittantriebe dieser Art treiben ein, normales Außenzahnrad
an mittels Klinken, die verschiedene Gelenke aufweisen und verhältnismäßig viel
Raum erfordern. Ziel der Erfindung ist es, einen derartigen Antrieb zu schaffen,
der infolge großer Einfachheit des Aufbaues sehr zuverlässig ist und überdies einen
geringen Raumbedarf aufweist, so daß er auch in sehr kleinen Geräten eingesetzt
werden kann. Beispiele für solche Geräte, in denen erfindungsgemäße Drehschrittantriebe
schon mit gutem Erfolg angewandt wurden, sind Zeichenanzeigevorrichtungen, und zwar
insbesondere solche, bei denen die Zeichen jeweils auf einem endlosen Band argeordnet
sind und in großer Anzahl auf einer verhältnismäßig kleinen Anzeigetafel untergebracht
werden müssen, sowie elektromechanische Speicher für Kodezeichen.
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Gemäß der Erfindung ist ein eingangs beschriebener elektromagnetischer
Drehschrittantrieb in der Weise ausgebildet, daß die zwei aus elastischem Material
bestehenden, frei schwingenden Sperrklinken je mit einem Ende an einem fest mit
dem Tauchanker verbundenen Trägerteil befestigt und je an ihrem anderen Ende mit
einem quer zu ihrer Längsrichtung abstehenden, auf der mit diesem Ende anzutreibenden
Verzahnung ruhenden Klinkenteil versehen sind und jedes eine Innenverzahnung aufweisende
Sägezahnrad in einer um eine Achse drehbaren Trommel versenkt ist, die beispielsweise
mittels auf ihrem äußeren Umfang befindlicher Mitnehmerstifte ein mit entsprechenden
Öffnungen versehenes, auf der Trommelwandung aufliegendes endloses Band schlupflos
antreibt.
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Die erzielbare Arbeitsgeschwindigkeit des neuen Drehschrittantriebes
ist sehr hoch. So arbeitete er beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 130
Schritten pro Sekunde einwandfrei, während bei Geschwindigkeiten von 50 bis 60 Schritten
pro Sekunde eine sehr lange Lebensdauer erzielt werden konnte.
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Die Sperrklinken sind vorzugsweise aus elastischem Draht, wie Stahldraht,
hergestellt. Hierzu muß bemerkt werden, daß Sperrklinken aus elastischem Draht für
elektromagnetische Drehschrittantriebe an sich schon bekannt sind. In einer zweckmäßigen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehschrittantriebes enthält die anzutreibende
Trommel zwei versenkte Sägezahnräder mit Innenverzahnung, und jede der erwähnten
Sperrklinken arbeitet mit ihrem zugehörigen Sägezahnrad zusammen. Ein Antriebselektromagnet
mit in einer Spulenhülse gleitendem Tauchkern liefert eine verhältnismäßig große
mechanische Arbeit pro Volumeinheit und pro Gewichtseinheit des Elektromagneten,
dessen auf die Sperrklinken ausgeübte Kraft sich mit der Lage des Ankers im Verlaufe
seiner Hin- und Herbewegung nur deshalb verhältnismäßig wenig ändert, weil die am
Hubende ansteigende Zugkraft des Magneten durch die steigende Gegenkraft einer für
den Rückzug des Tauchankers vorgesehenen, Feder teilweise kompensiert wird. Ein
verhältnismäßig kleines elektromagnetisches Antriebssystem kann zum Antreiben eines
kräftigen Drehschrittantriebes angewandt werden. Da jedes Sägezahnrad versenkt in
der drehbaren Trommel angeordnet ist, braucht kein Teil der Trommellänge für das
Sägezahnrad oder die Sägezahnräder ausgespart zu werden, was bedeutet, daß die Länge
der Trommel nicht größer zu sein braucht, als im Hinblick auf die von der Trommel
auszuführende Tätigkeit erforderlich ist. Treibt beispielsweise die Trommel ein
endloses Band an, so braucht die Trommel nicht breiter als das Band zu sein. Arbeiten
die versenkten Sägezahnräder nun noch mit aus elastischein
Draht
hergestellten Sperrklinken zusammen, so brauchen die Abmessungen des Drehschrittantriebes,
in der Richtung der Welle der drehbaren Trommel gesehen, nur wenig größer als die
Trommellänge zu sein.
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Die Erfindung ermöglicht es, einen sehr kleinen Drehschrittantrieb
zu bauen, der infolge des niedrigen Gewichtes und der geringen Trägheit der sich
bewegenden Teile bei hoher Schrittfrequenz zuverlässig arbeitet.
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Bei einer Ausführungsform des Drehschrittantriebes ist eine einzige
Erregerwicklung vorgesehen, die auf- einen Spulenkörper gewickelt ist, der aus einer
nichtmagnetischen, mit zwei Flanschen aus Weicheisen versehenen Röhre besteht. Die
Flansche sind mittels eines magnetisierbaren Außenjoches verbunden. Ein verschiebbarer
Tauchanker befindet sich am einen Ende in der Röhre, während ein fester magnetisierbarer
Kern am anderen Ende in der Röhre angeordnet ist. Vorzugsweise ist einer dieser
beiden Teile an der zum anderen Teil hinweisenden Stirnfläche mit einem kegelförmigen
Ende versehen, während das ihm gegenüberliegende Ende des anderen Teiles eine kegelförmige
Aussparung entsprechender Form besitzt. Dadurch wird der magnetische Widerstand
der Luftspalte herabgesetzt. Der Tauchanker steht unter der Wirkung einer Feder,
die den Anker in einer Lage, in der er sich in der größtmöglichen Entfernung von
dem festen Kern befindet, gegen einen Anschlag drückt. Wird die Wicklung erregt,
so wird der Tauchanker in die Röhre hineingezogen, bis er einen anderen Anschlag
erreicht, der die Bewegung derart begrenzt, daß zwischen dem festen Kern und dem
Anker nur ein kleiner Luftspalt verbleibt.
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Eine andere Ausführungsform des Tauchanker-Elektromagneten ist mit
zwei Wicklungen versehen, die auf zwei gleichachsige, eng aneinandergrenzende Spulenkörper
gewickelt sind. Jede dieser Spulenkörper besteht aus einer nichtmagnetischen Röhre,
die mit je zwei mittels eines magnetisierbaren Außenjoches verbundenen Flanschen
aus Weicheisen ausgerüstet ist. Vorzugsweise enthalten die beiden Spulen eine gemeinsame
Röhre, wobei auch der magnetisierbare Flansch an der Stelle der aneinandergrenzenden
Spulenenden gemeinsam ausgebildet ist. An den beiden freien Enden sind in der Röhre
feste magnetisierbare Kerne angeordnet. Zwischen diesen festen Kernen befindet sich
ein beweglicher Tauchanker. Die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Kerne
und des Tauchankers sind vorzugsweise kegelförmig ausgeführt, wie dies. für den
mit nur einer einzigen Wicklung versehenen Tauchanker-Elektromagneten bereits beschrieben
wurde. Der Anker steht bei dieser Ausführung nicht unter der Wirkung einer Feder.
Er wird viehmehr in der von der jeweils erregten Spule bestimmten Richtung verschoben.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform dieses Tauchanker-Elektromagneten ist der
bewegliche Anker mittels einer Stange, die durch eine Bohrung in einem der festen
Kerne hindurchgeht, mit einem Träger für die beiden Sperrklinken verbunden.
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Die zwei Sperrklinken sind vorzugsweise aus elastischem Draht hergestellt
und an dem sie tragenden Teil fest angeordnet, wobei sie infolge ihrer Elastizität
eine Schwenkbewegung auszuführen in der Lage sind.
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Bei einer Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung arbeiten
die beiden Sperrklinken mit den einander gegenüberliegenden Hälften eines einzigen
Sägezahnrades zusammen. Werden aber hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit sowie
der Kleinheit der Abmessungen hohe Anforderungen gestellt, so müssen zwei Sägezahnräder
vorgesehen werden. Dann arbeitet jede Sperklinke mit ihrem zugehörigen Sägezahnrad
zusammen. Vorzugsweise sind die beiden Sägezahnräder gegeneinander in ihren Drehebenen
um einen Winkel, der etwa der Hälfte der Zahnteilung entspricht, versetzt. In der
weiteren Beschreibung wird noch erläutert werden, daß unter diesen Umständen die
in den Sperrklinken auftretenden Spannungen am niedrigsten gehalten werden können.
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Einige Ausführungen erfindungsgemäßer Drehschrittantriebe sind in
den Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Tauchanker-Elektromagneten eines
Drehschrittantriebes gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, Fig. 2 einen Tauchanker-Elektromagneten
nach Fig. 1, teilweise in einer Vorderansicht und teilweise in einem Querschnitt
gemäß der Linie 1-I der Fig. 1, Fig. 3 einen vollständigen Drehschrittantrieb gemäß
der Erfindung, dessen Tauchanker-Elektromagnet in der Fig. 1 dargestellt ist, in
perspektivischer Darstellung, Fig. 4 den Drehschrittantrieb gemäß Fig. 3 in einer
Ansicht von einer anderen Seite in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 eine Einzelheit
des Drehschrittantriebes gemäß Fig. 3 in einer Seitenansicht in einem anderen Maßstab,
Fig. 6 das Zusammenwirken der Sperrklinken und der Sperräder des Drehschrittantriebes
gemäß Fig. 3 und Fig. 7 einen Tauchanker-Elektromagneten mit zwei Spulen im axialen
Schnitt in einer Seitenansicht.
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In Fig. 1 ist die Erregerwicklung 2 des Elektromagneten auf einen
Spulenkörper gewickelt, der aus einer niehtferromagnetischen Röhre 20 besteht, die
mit Flanschen 3 und 17 aus Weicheisen versehen ist. Zur Verhinderung von Wirbelströmen
kann die Röhre in bekannter Weise mit einem Längsspalt versehen sein, doch ist dieser,
falls die Erregerwicklung mit Gleichstromimpulsen einer Frequenz, die nicht höher
als 120 Hz liegt, gespeist wird, nicht unbedingt erforderlich. In die Röhre 20 ist
ein zylindrischer Kern 18 aus Weicheisen fest eingefügt, der eine nach Art eines
Kegels ausgebildete Stirnfläche aufweist; während ein zylindrischer Tauchanker 21,
der eine kegelförmige, der Form des Kegels 19 entsprechende Aussparung 22 besitzt,
in der Röhre 20 längsverschieblch angeordnet ist. Der Kern 18 kann zur Einstellung
der Luftspalte im Ruhezustand in Längsrichtung der Röhre 20 verschoben werden. Dieser
Kern ist mittels einer nicht gezeigten Klemmschraube festgeklemmt. Die Zylinderoberfläche
des beweglichen Tauchankers 21 übernimmt die Führung des Ankers bei seiner Bewegung
in der Röhre 20. Sie muß daher zumindest so lang sein, daß ein Festlaufen
oder eine unzulässige Abnutzung des Ankers verhütet wird. Die kegelförmig ausgebildeten
Teile 19, 22 sind zur Verminderung des magnetischen Widerstandes des Magnetfeldes
erforderlich. Da die Aussparung 22 im beweglichen Tauchanker 21, und nicht im festen
Kern 18 vorgenommen ist, wird bei einer gegebenen Länge der zylindrischen Führung
das Gewicht des Ankers 21 weitmöglichst verringert. Dies ist wichtig, damit
bei
einer schnellen Hin- und Herbewegung des Tauchankers 21 die Trägheitskräfte nicht
zu groß werden. Der magnetische Kreis der Spule 2, der über den Flansch 3, den Tauchanker
21, den festen Kern 18 und den Flansch 17 verläuft, wird über flache Eisenjoche
1 und 16, die mittels Schrauben an den Flanschen 3 und 17 befestigt sind, geschlossen.
Die Spule 2, die Flansche 3 und 17 und die Joche 1 und 16 sind auch aus den Fig.
3 und 4 ersichtlich, auf welche die nachfolgende Beschreibung sich ebenfalls bezieht.
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An dem Flansch 3 ist ein U-förmiger Träger mit Armen 9 und 14 mittels
Schrauben 15 unter Einfügung von Distanzstücken 4 befestigt. Ein rechteckiger Rahmen
5, der vorzugsweise aus einem Material großer Verschleißfestigkeit, wie Nylon oder
einem ähnlichen Polyamid, besteht, ist am äußeren Ende des Tauchankers 21 festgeschraubt.
Der kurze Mittelteil des U-förmigen Trägers liegt parallel zur großen äußeren Fläche
des Flansches 3 der Spule 2 und wird von dem Rahmen 5 umfaßt. Eine Feder 6 ist zwischen
der rechten Seite des rechteckigen Rahmens 5 (Fig. 1 und 3) und dem Mittelteil des
U-förmigen Trägers angeordnet. Diese Feder 6 wird mittels zylindrischer Nocken,
wie 25 (Fig. 2), die auf der rechten Seite des Rahmens 5 und dem Mittelteil des
U-förmigen Trägers angeordnet sind, in ihrer Lage festgehalten. Die von der Feder
6 ausgeübte Kraft bewirkt, daß der Tauchanker 21 so weit nach rechts verschoben
wird, daß die linke Seite des rechteckigen Rahmens 5 an dem Mittelteil des U-förmigen
Trägers anliegt. Sobald die Spule 2 des Schrittantriebes erregt wird, wird der Tauchanker
21 entgegen der Wirkung der Feder 6 nach links gezogen, bis die Länge des Luftspaltes
zwischen dem kegelförmigen Teil 19 des festen Kernes 18 und dem kegelförnugen
Teil 22 des Tauchankers 21 nur mehr einige hundertstel Millimeter beträgt. Die Bewegung
des Tauchankers 21 wird von dem rechteckigen Rahmen 5 begrenzt, sowie er den Flansch
3 erreicht.
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Die Innenoberfläche der Röhre 20 ist glatt. Damit die Abnutzung
möglichst klein wird, ist der Tauchanker 21 in bekannter Weise mit einer dünnen
Schicht aus Nylon oder einem ähnlichen Polyamid oder einer dünnen Schicht aus einem
Gemisch von Nylon oder einem ähnlichen Polyamid und einem kleinen Prozentsatz Molybdändisulfid
(z. B. Molycote) verkleidet. Diese Schicht wird z. B. in bekannter Weise (vgl. britische
Patentschrift 759 214) durch Eintauchen des erhitzten Ankers 21 in ein Gefäß aufgebracht,
das ; feinverteiltes Pulver aus Nylon oder einem ähnlichen Polyamid oder ein Gemisch
aus solchem Pulver und feinverteiltem Molybdändisulfidpulver enthält, wobei dieses
Pulver oder Pulvergemisch mittels eines Preßluftstromes in Bewegung, gewissermaßen
in Suspension, gehalten wird. Zur Erzielung einer guten Haftung zwischen dem Polyamid
und dem Anker 21 ist die Ankeroberfläche an sich ziemlich rauh ausgebildet.
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Zwischen den Armen 9, 14 des U-förmigen Trägers ist eine Achse 12
angeordnet, auf der eine vorzugsweise aus Nylon oder einem ähnlichen Polyamid hergestellte
Trommel 11 frei drehbar gelagert ist. Die Trommel 11 trägt an ihren beiden
Enden je ein Sägezahnrädchen 10, 23. Damit die Breite der Trommel 11 bei einer bestimmten
Breite der Trommeloberfläche möglichst klein sei, sind die Sägezahnräder 10, 23
mit einer Innenverzahnung ausgebildet und in der Trommel versenkt, wie dies beispielsweise
bei dem Sägezahnrad 10 der Fig. 3 ersichtlich ist.
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Der Rahmen 5 trägt zwei Sperrklinken 8 und 13, die aus einem am Rahmen
befestigten Stück Stahldraht bestehen. Die Sperrklinken 8, 13 können an sich mittels
Schrauben am Rahmen 5 befestigt werden; in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform
sind ihre verankerten Teile unmittelbar im Nylonmaterial eingebettet. Die frei schwenkbaren
Teile der Sperrklinken 8, 13 verlaufen zu einem erheblichen Teil ihrer Länge in.
zylindrischen Aussparungen 7 des Rahmens 5. Damit die Biegespannungen in den Sperrklinken
8, 13 bei der erforderlichen Auslenkung unterhalb der für das Material zulässigen
Grenze bleiben, müssen die Sperrklinken über eine gewisse kleinste freie Länge verfügen.
Diese erforderliche freie Länge läßt sich in einem kürzer gebauten Mechanismus unterbringen,
wenn ein Teil der Sperrklinken in den genannten Aussparungen liegt. Die Sperrklinken
8 und 13 sind an ihren freien Enden derart umgebogen, daß sie dort Teile besitzen,
die der Achse 12 parallel sind. Die Sperrklinke 13 ruht auf der Innenverzahnung
des Sägezahnrades 10, während das Ende der Sperrklinke 8 auf der Innenverzahnung
des anderen Sägezahnrades 23 aufliegt. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, liegt
die Sperrklinke 13 auf der unteren Hälfte ihres Sägezahnrades 10 auf, während die
Sperrklinke 8 in die obere Hälfte des entsprechenden Sägezahnrades 23 eingreift.
Die Zähne der Sägezahnräder 10, 23 weisen eine solche Form auf, daß die Trommel
11 im Gegenuhrzeigersinn angetrieben wird, wenn man die Blickrichtung auf das Sägezahnrad
10 wählt.
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Das Zusammenwirken beider Sperrklinken 8, 13 mit den beiden Sägezahnrädern
10, 23 ist aus Fig. 6 abzulesen, in der sowohl das vordere Sägezahnrad 10 und das
hintere Sägezahnrad 23 als auch die vordere Sperrklinke 13 und die hintere Sperrklinke
8 schematisch übereinander abgebildet sind. Die übereinander abgebildeten Sägezahnräder
sind derart gekuppelt, daß sie sich zusammen verdrehen. Wird der Tauchanker 21 vom
elektromagnetischen Feld nach links bewegt (Fig. 6), so treibt die hintere Sperrklinke
8, die als Zugspe.rrklinke arbeitet und mit der steilen Flanke eines Zahnes des
hinteren Sägezahnrades 23 zusammenwirkt, dieses Sägezahnrad an. Der Hub des Tauchankers
21 und der Sperrklinke 8 bewirkt eine Verdrehung des Sägezahnrades 23 um einen Winkel,
der etwa der Hälfte der bei einem vollständigen Hin- und Hergang des Tauchankers
21 erzielten Verdrehung der Sägezahnräder und somit ungefähr der halben Zahnteilung
der beiden Sägezahnräder 10, 23 entspricht. Die dargestellten Sägezahnräder 10,
23 besitzen sechs Zähne, so daß ein Hub des Tauchankers 21 einer Verdrehung eines
Sägezahnrades um ungefähr 30° entspricht.
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Es ist erwünscht, die Amplitude der Schwenkbewegung der Antriebssperrklinken
möglichst klein zu halten, da bei der hohen Frequenz dieser Bewegung Ermündungsbrüche
der Sperrklinken nahe ihrem eingeklemmten Ende zu befürchten sind. Die Amplitude
dieser Schwenkbewegung wird von den Extremiagen bestimmt, die das freie Ende der
Sperrklinke während der vollständigen Hin- und Herbewegung des Tauchankers quer
zur Richtung dieser Bewegung einnimmt. In Abhängigkeit von der Lage der Umkehrpunkte
der vom Tauchanker bewirkten Längsbewegung der freien Sperrklinkenenden können diese
extremen
Lagen an verschiedenen Punkten des längsgerichteten Weges dieser Sperklinkenenden
auftreten. Diese möglichen Punkte sind: 1. der Punkt, an dem das freie Sperrklinkenende
in der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tauchankers stehenden, durch die Drehachse
des Sägezahnrades verlaufenden Symmetrieebene auf dem Fußkreis der Verzahnung ruht
(Punkt A in Fig. 6); das Sperrklinkenende kann diesen Punkt nur dann erreichen,
wenn es während seiner Bewegung die genannte Symmetrieebene durchdringt oder wenigstens
erreicht; 2. der Punkt, an dem das freie Sperrklinkenende, vom Zahnkopf gleitend,
den Fußkreis der Verzahnung erreicht, wenn das Sperrklinkenende die genannte Symmetrieebene
nicht durchdringt oder erreicht; 3. der Punkt, an dem das freie Sperrklinkenende
sich am Zahnkopf befindet (Punkt B in Fig. 6); 4. der mit C bezeichnete Punkt, in
dem die Bewegungsrichtung des freien Sperrklinkenendes, nachdem es das Sägezahnrad
angetrieben hat, sich umkehrt; 5. der Punkt, der vom Sperrklinkenende erreicht wird,
wenn es während seiner Bewegung über die flache Flanke eines Zahnes höher gehoben
wird als in dem Augenblick, in dem es über den Zahnkopf läuft.
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Das Auftreten des letztgenannten Falles ist möglichst zu vermeiden,
da es unerwünscht ist, wenn die Sperrklinke höher angehoben wird, als unbedingt
erforderlich ist; um über den Zahnkopf zu gelangen. Der von der Sperrklinke ausgeübte
Druck nimmt nämlich stark 'zu, wenn die Sperrklinke angehoben wird; und ein hoher
derartiger Sperrklinkendruck verursacht eine starke Abnutzung. Es ist deshalb zweckmäßig,
den flachen Flanken des Zahnes eine solche Form zu geben, daß die Sperrklinke nicht
höher angehoben wird, als nötig--ist, um über den Zahnkopf zu gleiten. Eine solche
Zahnform kann praktisch in allen Fällen verwirklicht werden.
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Wenn die Umkehrpunkte der Bewegung des freien Sperrklinkenendes beiderseits
der obenerwähnten Symmetrieebene liegen, wird dieses Sperrklinkenende jedenfalls
durch den mit A (Fig.6) bezeichneten Punkt gehen, in. dem dann eine der Extremlagen
auftritt. Die andere Extremlage wird sich dann entweder in dem mit B oder in dem
mit C bezeichneten Punkt einstellen. In einer praktischen Ausführungsform des erfiindungsgemäßen
Drehschrittantriebes hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, nicht weniger als,
sechs Zähne pro Sägezahnrad vorzusehen, da sonst die Amplitude der Sperrklinkenbewegung
zu groß wird. In der beschriebenen Ausführungsform besitzt das Sägezahnrad sechs
Zähne, wobei jede der Sperrklinken das Sägezahnrad jeweils über einen Winkel von
30° verdreht. Die Sperrklinke für Sägezahnrad 10 wird weniger stark gebogen, wenn
ihr Ende im Punkt C liegt, als wenn dieses Ende im Punkt B läge. Dies gilt zumindest,
wenn die Höhe der Zähne groß genug ist, um mit einer Sperrklinke genügender Stärke,
z. B. mit einer Sperrklinke mit einem Durchmesser von wenigstens 0/lo mm, zusammenwirken
zu können. Es wird dies sogar der Fall sein, wenn die Hin- und Herbewegung des Sperrklinkenendes
ganz auf der Seite der Symmetrieebene ausgeführt wird, auf der der wirksame Hub
endet. In der beschriebenen praktischen Ausführung beträgt der Durchmesser des Fußkreises
des Sägezahnrades 9 bis 10 mm und die Zahnhöhe 1 mm, während die Anzahl der Zähne
sich auf sechs beläuft. Es kann in einfacher Weise gezeigt werden, daß die Biegung
der Sperrklinke, falls ihr Ende in dem mit C bezeichneten Punkt liegt, stärker ist,
als wenn ihr Ende in dem mit A bezeichneten Punkt liegt, aber weniger stark ist,
als wenn ihr Ende in dem mit B bezeichneten Punkt läge. Wenn die Umkehrpunkte der
Bewegung beiderseits der genannten Symmetrieebene liegen, bleibt die äußere Extremlage
in dem mit A bezeichneten Punkt, aber die Sperrklinke muß höher gehoben werden,
damit sie über den Zahnkopf gleiten kann, weil dies nun in einem mit B bezeichneten,
außerhalb der genannten Symmetrieebene liegenden Punkt (Fig. 6) erfolgt. Ofensichtlich
bleibt die Amplitude der Schwenkbewegung der Sperrklinke möglichst klein, wenn der
Antriebshub vollständig auf der Seite der Symmetrieebene ausgeführt wird, auf der
der Antriebshub endet, und die Sperrklinke über den Zahnkopf in den Umkehrpunkt
läuft, der der Symmetrieebene am nächsten liegt. Wenn die Umkehrpunkte der Bewegung
des Sperrklinkenendes beiderseits der Symmetrieebene liegen, aber der Teil des Hubes,
der auf der Seite der Symmetrieebene ausgeführt wird, auf der der Antriebshub anfängt,
nur klein ist, dann wird dies noch keine nachteiligen Folgen haben. Sogar wenn der
Hub zu der genannten Symmetrieebene symmetrisch liegt, wird die gesamte Schwenkung
der Sperrklinke nur um 1.0% erhöht, jedoch nehmen die Biegespannungen im Fuß der
Sperrklinke rasch zu, wenn ein größerer Teil des Antriebshubes vor dem Erreichen
der genannten Symmetrieebene ausgeführt wird. Sie vergrößern, sich sogar bis auf
180% der Spannung, die bei am günstigsten liegendem Hub auftritt, wenn der ganze
Antriebshub in der Richtung zur Symmetrieebene hin ausgeführt wird, ohne daß diese
Ebene erreicht wird.
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Wenn bei einem Sägezahnrad mit sechs Zähnen der Antriebshub der Sperrklinke
in der genannten Symmetrieebene beginnt, wird die Sperrklinke in der Regel zwischen
den Punkten B und C von der Zahnflanke angehoben werden müssen. Bei sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten
ist dies unerwünscht, weil dann infolge dieses Anhebens verhältnismäßig große Kräfte
auf die Zahnflanke ausgeübt werden können. Es ist aber möglich, dem mit B bezeichneten
Punkt eine solche Lage zu geben, daß er in der gleichen Höhe wie der mit C bezeichnete
Punkt liegt, und zwar dadurch, daß die Umkehrpunkte in bezug auf die Symmetrieebene
in geeigneter Weise gelegt werden. Bei einem Sägezahnrad mit einem Durchmesser des
Fußkreises von 9 mm sowie mit sechs Zähnen mit einer Zahnhöhe von 1 mm wird die
Sperrklinke, wenn ihr Ende in dem mit C bezeichneten Punkt liegt, dieselbe Biegung
aufweisen, wie wenn ihr Ende in dem Punkt B sich befindet, wenn nur dafür gesorgt
ist, daß der Punkt, in dem die Bewegung des Sperrklinkenendes sich umkehrt, zu Beginn
des Antriebshubes etwa 9 bis 10° C außerhalb der Symmetrieebene in der Richtung
zum Ende des Antriebshubes hin liegt. Trotz dieser sorgfältigen Wahl könnte ein
erhöhter Druck der Sperrklinke auf die Zahnflanke noch dadurch entstehen, daß diese
Zahnflanke die Sperrklinke an irgendeinem zwischen den Punkten B und C liegenden
Punkt noch weiter nach innen biegt, als es in diesen Punkten selbst geschieht. Diese
zusätzliche Verbiegung wird durch
eine geeignete Formgebung der
flachen Zahnflanken verhindert. Eine Zahnform, die in starkem Maße der obenerwähnten
Anforderung genügt, ergibt sich, wenn die flache Zahnflanke die Form einer nach
außen gewölbten Zylinderoberfläche mit einem Durchmesser erhält, der ein wenig größer
als der Durchmesser des Fußkreises der Verzahnung des Sägezahnrades ist. In dem
beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt diese Zahnflanke auf einer Zylinderoberfläche,
deren Durchmesser 1112mal so groß wie der Durchmess@er des Fußkreises ist. Wenn
bei einem Sägezahnrad mit dieser Zahnform der Umkehrpunkt am Anfang des Antriebshubes
des Sperrklinkenendes um M° außerhalb der Symirre.:reebene in der Richtung zum Ende
des Antriebshubes hin liegt, so bewegt sich das Sperrklinkenende beim Rückgang praktisch
entlang einer geraden, in der Bewegungsrichtung des Tauchankers verlaufenden Linie,
so daß die Verbiegung der Sperrklinke nicht zuzunehmen oder abzunehmen braucht.
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Die obenerwähnten Überlegungen gelten naturgemäß sowohl für Druck-
als auch für Zugsperrklinken. Bei dem beschriebenen Schrittantrieb ist eine der
Sperrklinken eine Zugsperrklinke, während die andere eine Drucksperrklinke ist.
Wenn nun die Drucksperrklinke aus den obenerwähnten Überlegungen heraus in einem
Sektor wirkt, der etwa der Hälfte der Zahnteilung entspricht und auf der einen Seite
der Symmetrieebene liegt, so muß die Zugsperrklinke aus den gleichen Überlegungen
heraus in einem entsprechenden Sektor auf der anderen Seite der Symmetrieebene zur
Wirkung kommen. Dieser letztere Sektor liegt dem erstgenannten Sektor diametral
gegenüber. Da die beiden Sperrklinken abwechselnd in Eingriff kommen müssen und
im beschriebenen Fall die Anfangspunkte der Antriebshübe für beide Sperrklinken
auf derselben Mittellinie liegen und diese Hübe sich über die halbe Zahnteilung
erstrecken müssen, müssen die beiden Sägezahnräder 10, 23 gegeneinander um etwa
die halbe Zahnteilung verdreht sein. Die Sperrklinken müssen sich ihrer Länge nach
um einen solchen Betrag unterscheiden, daß, wenn die eine Sperrklinke das Ende des
Antriebshubes erreicht hat, die andere gerade zu dem Punkt, in dem sie über den
Zahnkopf läuft, gelangt ist. Selbstverständlich müssen bei einer anderen gegenseitigen
Lage der Anfangspunkte der Antriebshübe auch die relative Lage der Sägezahnräder
und die Längen der Sperrklinken anders sein.
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Der beschriebene Drehschrittantrieb ist vorzugsweise für den Antrieb
eines endlosen, mit Zeichen versehenen Bandes einer Anzeigevorrichtung bestimmt.
Damit das Band schlupflos angetrieben wird, ist der Umfang der Trommel mit Mitnehmerstiften
versehen, die in entsprechende Öffnungen des Bandes eingreifen.
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Da die Einstellgeschwindigkeit des Drehschrittantriebes hoch ist,
werden die angetriebenen Teile mitunter infolge der Trägheit die Neigung besitzen,
noch etwas weiterzulaufen, wenn der Antrieb abgeschaltet ist. Dies ist unerwünscht
und wird in folgender bekannter Weise verhindert: Für eine der Sperrklinken ist
ein Anschlag (vgl. französische Patentschrift 1016 633) vorgesehen, der diese Sperrklinke,
sobald sie ihre Ruhelage erreicht hat, am Fuß eines Zahnes gegen das zugehörige
Sägezahnrad drückt.
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Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines solchen Anschlages. Er besteht aus
einer Lippe 57 an dem neben der Sperrklinke 13 liegenden Unterstützungsarm 14 des
l;-förr-iigen Trägers. Diese Lippe drückt die Sperrklinke 13 nach außen, sowie sie
das Ende ihres Hubes erreicht, so daß sie nicht vor dem infolge der Trägheit weiterlaufenden
Sperrad 10 zurückweichen kann. Ein solcher Anschlag kann nur für eine Sperrklinke,
die am Ende ihres Hubes nicht über einen Zahn gleiten muß, d. h. also nur für eine
Sperrklinke, die sich in der Ruhelage des Tauchankers am Ende ihres wirksamen, das
Sägezahnrad antreibenden Hubes befindet, vorgesehen werden. Wenn die Sperrklinke
während des nicht wirksamen Hubes von dem Sägezahnrad angehoben wird, wie dies im
vorstehenden für eine bestimmte Lage der Klinke im Ruhezustand beschrieben wurde,
darf der Anschlag in der Richtung zum Magneten sich nicht so weit erstrecken, daß
dieses Anheben erschwert wird. Befindet sich die Klinke im Ruhezustand in einer
solchen Lage, daß die Sperrklinke während des Rückganges nicht angehoben wird, so
braucht das Wirkgebiet des Anschlages nicht so klein gehalten zu werden. In diesem
Falle kann der Anschlag z. B. aus einer Verlängerung der Nabe der Antriebstrommel
bestehen. Der Sperrklinkendraht muß dann in der Regel in der Nähe seines Endes derart
gebogen sein, daß er in der Ruhelage an der Nabe anliegt, wie dies in der Fig. 6
durch gestrichelte Linsen angedeutet ist.
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In Fig. 7 ist ein Tauchanker-Elektromagnet mit zwei Wicklungen für
den erfindungsgemäßen Drehschrittantrieb dargestellt. Die beiden Wicklungen 63 und
68 sind auf eine Spule mit drei Flanschen gewickelt. Diese Spule besteht aus, einer
nichtferromagnetischen Röhre 64, zwei Weicheisen-Endflanschen 62 und 71 und einem
einzigen Weicheisen-Mittelflansch 66. Zwei feste Weicheisenkerne 78 und 69 sind
je an einem Ende in die Röhre fest eingefügt. Die beiden festen Kerne besitzen kegelförn-iige
Enden. Ein beweglicher Tauchanker 65, der an seinen Enden mit Aussparungen, deren
Gestalt den kegelförmigen Enden der festen Kerne 78, 69 entspricht, versehen ist,
liegt zwischen diesen festen Kernen. Die magnetischen Kreise für die beiden Wicklungen
63, 68, die jeweils über einen Endflansch 62, 71, einen festen Kern 78, 69, einen
Teil des beweglichen Tauchankers 65 und den Mittelflansch 66 verlaufen, sind mittels
an den Flanschen 62, 66, 71 festgeschraubter Weicheisenjoche 67 und 77 geschlossen.
Wird die Wicklung 63 erregt, so wird der Tauchanker 65 nach links (Fig. 7) geschoben;
wird die Wicklung 68 erregt, so verschiebt sich der Tauchanker 65 nach rechts. Der
Tauchanker 65 ist mit einer dünnen Stange 70 fest verbunden, beispielsweise mittels
eines Gewindes von etwas größerem Durchmesser als der übrige Teil der Stange. Die
Stange 70 verläuft durch zentrale Bohrungen in den festen Kernen 78, 69. Sie trägt
einstellbare Anschläge, welche durch die Muttern und Gegenmuttern 76 und 79 gebildet
werden und welche die Bewegung des Kernes begrenzen, indem sie gegen jeweils einen
festen Kern 78, 69 anlaufen. An der Stange 70 ist ein stabförmiger Sperrklinkenträger
72 mittels einer Mutter 74 festgeschraubt, der sich demzufolge zusammen mit dem
Tauchanker 65 bewegt. Der Träger 72 liegt diagonal in dem Gehäuse des Schrittantriebes,
so daß er sich nicht um die Achse der Stange 70 verdrehen kann. Elastische Sperrklinken
73 und 74, die vorzugsweise aus einem einzigen Stück Stahldraht hergestellt sind.
sind im Material des Trägers 72 eingebettet. Die
festen Kerne 69
und 78 können in den Flanschen 71 und 62 vorzugsweise nach innen oder nach außen
geschoben oder (z. B. mit Hilfe eines in dem Flansch und in einem Teil des Kernes
vorgesehenen Schraubgewindes) geschraubt werden, um sowohl den für den Hub des Kernes
65 zur Verfügung stehenden Raum als auch die räumliche Lage dieses Hubes einstellen
zu können. Sind die festen Kerne 78, 69 eingestellt und festgesetzt, z. B. mittels
nicht gezeigter Klemmschrauben in den Flanschen, so wird die Mindestlänge der beiden
Luftspalte mit Hilfe der Anschläge 76 und 79 eingestellt. Es ist :ein Vorteil dieses
Magnetsystems, daß keine Feder erforderlich ist, daher für eine solche Feder auch
kein. Raum vorgesehen zu werden und das Magnetsystem außerdem keine Kraft zum Zusammendrücken
dieser Feder zu liefern braucht. Demzufolge kann das magnetische Feld schwächer
sein, was bedeutet, daß die erforderliche magnetomotorische Kraft für die Luftspalte
wie auch das Streufeld kleiner sind und die Anzahl der Windungen der Erregerwicklungen
daher wesentlich herabgesetzt werden kann. Die zwei Spulen können über entgegengesetzt
gerichtete Gleichrichter abwechselnd erregt werden, die von einer einzigen Wechselstromquelle
gespeist werden. Ein Nachteil dieses Systems mit zwei Spulen ist aber, daß seine
Ruhelage nicht bestimmt ist, da der Tauchanker in der Lage verbleibt, in die er
unter dem Einfluß der zuletzt erregten Wicklung gelangt ist. Man könnte den Antriebsmagneten
gemäß Fig. 7 aber auch derart einsetzen, daß er über zwei Ruhelagen verfügt, wobei
das angetriebene Band bzw. die angetriebene Trommel das von ihm bzw. von ihr gezeigte
oder registrierte Zeichen sowohl bei einer Bewegung des Tauchankers nach links als
auch bei einer Bewegung des Tauchankers nach rechts verändert.