DE1200634C2 - Mechanischer UEbersetzer fuer die Einstellung eines Stell- oder UEbertragungsgliedes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α.:

F06q

Deutsche Kl.: 47 i - 2

Nummer: 1 200 634

Aktenzeichen: J 22860IX a/47 i
Anmeldetag: 17. Dezember 1962
9. September 1965
7. April 1966

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen mechanischen Übersetzer, der zur Einstellung eines Stell- oder Übertragungsgliedes dient, dessen Bewegungsgröße abhängig ist von der Summe der Einzelbewegungen mehrerer von einer Welle getragener Nockenkörper, die von Codewerten zugeordneten elektromechanischen Stellhebeln wahlweise wirksam gemacht werden.

Bei Analogrechnern und auch in der Regeltechnik ist es bekannt, mit Hilfe von mechanisch arbeitenden Additions- und Summengetrieben verschiedenster Bauart digital oder codiert eingegebene Werte in eine geometrische Bewegungsgröße zu übersetzen, indem das Ausgabeorgan des Additions- oder Summengetriebes z. B. eine mechanische Verschiebung erfährt, dessen Bewegungsgröße für die weitere Übertragung die Summe der Einzelbewegungen der Funktionselemente im Additionsgetriebe darstellt.

Bei bekannten Übersetzern arbeitet das Additionsgetriebe z. B. in der Weise, daß die Winkeldrehung der auf einer Welle angeordneten formgleichen Nokkenkörper maßgebend ist für die Größe der mechanischen Verschiebung des Ausgabeorgans. Die Drehbewegung der Nockenkörper bei dieser Ausführung wird von durch Exzenter angetriebenen Stell- und Drehhebeln überwacht, die entsprechend den eingegebenen Werten elektromechanisch gesteuert werden.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stell- oder Übertragungsglied als Träger eines Magnetkopfes nach vorgegebenen Werten so einstellen zu können, daß der Magnetkopf eine bestimmte Spur von mehreren Abtastspuren eines Magnetbandes mit Wertangaben abtasten kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfordert einen Übersetzer, mit welchem es möglich ist, codierte Werte in eine mechanische Bewegungsgröße zu übersetzen, wobei auch kleinste Bewegungsgrößen- Berücksichtigung finden müssen. Da der Übersetzer im Rahmen eines Datenerfassungs- bzw. Verarbeitungssystems arbeitet, ist es erforderlich, daß die Einstellung des Magnetkopfträgers auf eine von mehreren Abtastspuren eines Magnetbandes einerseits mit genauester Präzision und hoher Geschwindigkeit abläuft.

.Der Übersetzer gemäß der Erfindung arbeitet ebenfalls mit Nockenkörpern, unterscheidet sich jedoch von dem bekannten, mit Trommelnocken und Exzentern arbeitenden Übersetzer vorteilhaft durch seine einfache Bauweise und seine exakte Arbeitsweise bei hoher Betriebsgeschwindigkeit, ganz abgesehen davon, daß kleinste Bewegungsgrößen ohne Verwendung komplizierter Bauteile, die für einen mechanischen Übersetzer unvorteilhaft sind, möglich sind.

Mechanischer Übersetzer für die Einstellung eines Stell- oder Übertragungsgliedes

Patentiert für:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

David L. Stoddard, San Jose, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. Dezember 1961
(160 577)

Diese vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Übersetzers Wird dadurch erreicht, daß jeder Nockenkörper von einer Vielzahl von auf einer angetriebenen Welle dreh- und verschiebbar gelagerten Nockenkörpern an einer bestimmten Stirnseite einen nach aufsteigenden Codewerten ausgebildeten keilförmigen Nocken besitzt und jedem dieser Nokken in der Größe dem Codewert entsprechende Stellglieder zugeordnet sind, die wahlweise steuerbar sich vor die keilförmigen Nocken legen und in Verbindung mit diesen während einer Umdrehung der angetriebenen Welle die lineare Verschiebung einer oder mehrerer Nockenkörper und die Übertragung der Bewegungsgröße auf das Ausgabe- bzw. Übertragungsglied des Übersetzers veranlassen. Das von den Nokkenkörpern bewegte Ausgabe- bzw. Übertragungsglied ist dabei vorteilhafterweise unter Wirkung einer Stoßdämpfung auf der die Nockenkörper tragenden Welle hin und her verschiebbar gelagert.

Gemäß einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung werden die den Nocken zugeordneten Stellglieder durch bestimmten Codewerten zugeordnete Elektromagnete gesteuert und sind für die Längsverschiebung auf ihren Lagerstiften verschiebbar angeordnet.

Entsprechend der Verwendung des Übersetzers in einem datenverarbeitenden System können die den

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Antrieb der Nockenkörperwelle überwachende Eintourenkupplung und die An- und Abschaltung der nach Codewerten anzusprechenden Elektromagnete der Stellglieder von einer Zentraleinheit gesteuert werden, so daß die Einstellung des Stell- oder Übertragungsgliedes für die Bewegung eines Magnetkopfträgers nach einem vorherbestimmten Programm erfolgen kann.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Auf der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine mechanische Übersetzereinrichtung mit dem im Schnitt dargestellten Lagerrahmen,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 1-1 der Fig. 1,

F i g. 3 den Schnitt nach F i g. 2 mit eingerücktem Stellglied,

F i g. 4 ein zwischen zwei Nockenkörper eingerücktes Stellglied in Ansicht nach Fig. 1,

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 4.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die Übersetzervorrichtung 11 (F i g. 1) eine Hauptwelle 12, welche mehrere Nockenkörper 13 bis 15 und einen Folgekörper 16 trägt. Jeder der Nockenkörper 13 bis 15 hat eine ebene Nockenfläche 17,18 bzw. 19, die gegen die plane Stirnseite des nächstbenachbarten Nockenkörpers benachbart anliegt. Zur axialen Bewegung auf der Welle 12 ist jeder Nockenkörper auf einer Buchse 26 bis 28 angeordnet, welche auf der Welle 12 aufgekeilt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Folgekörper 16 kann auf der Welle 12 in der gleichen Weise befestigt oder auf dieser frei drehbar angeordnet sein. Die Stirnseiten der Nockenkörper sind durch radial überstehende Flansche 29, 31, 32, 33 abgedeckt. Außerhalb der einen Stirnseite jedes Nockenkörpers befinden sich die ebenen Nockenflächen 17,18,19, die, wie aus den F i g. 2, 3, 5 ersichtlich ist, von einer niedrigen Zone 34 über einen gleichförmig ansteigenden, in Drehrichtung der Welle verlaufenden Abschnitt 36 zu einer höchsten Zone 35 ansteigen. Wie die F i g. 1 zeigt, ist die Steigung jeder Nockenfläche nach einer aufsteigenden Reihe z. B. einer vorherbestimmten numerischen Reihenfolge ausgeführt.

Jedem Nockenkörper bzw. jeder Nockenfläche 17, 18,19 sind Stellglieder 21 bis 23 (F i g. 2, 3, 5) zugeordnet, die frei drehbar auf einer parallel zur Welle 12 gelagerten Welle 37 aufgesetzt sind. Die Stellglieder erstrecken sich als einarmige Hebel von der Welle 37 als Drehpunkt gegen die Nockenkörper. Das freie Ende derselben ist aufwärts gebogen und legt sich als Keil 38 (F i g. 2) zwischen die einzelnen Flansche der Nockenkörper. Die Stärke ist unterschiedlich und bei dem Ausführungsbeispiel in Übereinstimmung mit dem unterschiedlichen Anstieg der Nockenflächen nach einer bestimmten numerischen Reihenfolge gewählt, wobei die tatsächliche Breite jedes Keils 38 ein wenig kleiner ist als die Steigungshöhe der zugehörigen Nockenfläche. Durch Antriebsorgane, z. B. Solenoide 39, 40, 41, können die Stellglieder in die Bewegungsbahn der zugeordneten Nockenflächen gebracht werden. Die Anker 42, 43 und 44 der Solenoide sind zu diesem Zweck je mit einem der Einstellglieder durch Stifte 45, 46 bzw. 47 in der Weise verbunden, daß die Stellglieder auf den durch Schlitze 48 (F i g. 2) in den Stellgliedern hindurchragenden Stifte längsverschieblich sind.

Eine ständig umlaufende Welle 49 ist im Rahmen 50 gelagert und treibt über eine Eintourenkupplung 24 die Hauptwelle 12 der Vorrichtung an. Für die Steuerung der Eintourenkupplung ist z. B. ein Kupplungssolenoid 51 vorgesehen, dessen Anker 52 die An- und Abschaltung der Kupplung 24 überwacht. Zwisehen dem Nockenkörper 13 und der Kupplung 24 ist ein Teil der Welle 12 mit einem Außengewinde versehen und eine aufgeschraubte Kontermutter 59 legt sich gegen den Nockenkörper 13 an. Mit der Kontermutter 59 kann die genaue Einstellung des Nockenkörpers 13 auf der Welle 12 erfolgen und bietet somit die Möglichkeit, die Übersetzervorrichtung auf einen Nullbezugspunkt einzustellen. Das Ausgabeorgan 25 zur Weitergabe der Wertgrößen im Ausführungsbeispiel hat die Form eines Zylinders mit einem geschlossenen Ende 53 und einem offenen Ende 54, welches über die Welle 12 geschoben ist. Das offene Ende 54 des Ausgabeorgans 25 stößt gegen den äußeren Flansch 33 des den Nockenkörper nachgeordneten Folgekörpers 16, um dessen Bewegung zu folgen.

Das offene Ende 54 kann entweder an dem Folgekörper 16 befestigt oder gegen diesen durch eine Feder 55 gespannt werden. Im geschlossenen Ende 53 der Ausgabe ist ein Kugelventil 56 vorgesehen und im geringen Abstande vom geschlossenen Ende sind kleine Austrittsöffnungen 57 angeordnet. Die Steuerorgane bzw. Solenoide 39, 40, 41 und 51 sind an eine zentrale Steuereinheit 58 für die Einstellvorrichtung angeschlossen.

Im Ruhezustand der Einstellvorrichtung liegen, wie Fig. 1 zeigt, die keilförmigen Enden der Stellglieder dem jeweils höchsten Punkt seiner zugeordneten Nockenfläche gegenüber (F i g. 2) und können nicht in den Zwischenraum der einander benachbarten Nockenkörper eintreten. Um eine einer bestimmten Wertgröße entsprechende Bewegung des Ausgabeorgans zu erhalten, werden das Kupplungssolenoid 51 und die für eine Einstellung erforderlichen Solenoide der Stellglieder durch die Steuerung 58 erregt. Die Kupplung 24 verbindet alsdann die Welle 12 mit der ständig angetriebenen Welle 49 für eine einzige Umdrehung. Sobald sich die Welle 12 und die von ihr getragenen Nockenkörper drehen, werden die von der Zentralsteuerung angesprochenen Einstellglieder mit ihren keilförmigen Enden durch die Solenoide aufwärts in den von Nockenfläche und Nockenkörper gebildeten Zwischenraum gedrängt, sobald die niedrigere Zone der zugeordneten Nockenflächen am Stellglied erscheint. Wie F i g. 3 zeigt, kommen dann die Enden der Einstellglieder zwischen die Nockenkörper in den Berührungsbereich mit den Buchsen der Nokkenkörper. Bei der fortgesetzten Drehung der Welle 12 werden die Nockenkörper durch die gegen die Einstellglieder wirkende ansteigende Nockenfläche linear auf der Welle verschoben. Das Maß der Ver-Schiebung der einzelnen Nockenkörper entspricht jeweils der Stärke der zwischen die Nockenkörper eingeschobenen Stellglieder. Die Verschiebebewegung der einzelnen Nockenkörper wird über die Reihe der Nockenkörper von rechts nach links bis zum Ausgabeorgan 25 übertragen. Das Ausgabeorgan bewegt sich dabei auf der Welle 12 um die Summe der einzelnen Bewegungen der Nockenkörper nach links. Der einmalige Umlauf der Hauptwelle 12 endet mit den entweder auf dem erhöhten Nockenteil oder auf dem niedrigen Nockenteil der zugeordneten Nockenflächen anliegenden keilförmigen Enden der Stellglieder, je nachdem, ob ein Stellglied während des Umlaufes eingerückt wurde oder nicht. Die dem Aus-

gabeorgan dabei erteilte Einstellung bleibt zunächst in dieser Stellung erhalten. Zur Einstellung des Ausgabeorgans und Überführung in eine neue Stellung, entweder in die Null- oder in eine andere bestimmte Stellung, ist ein weiterer Umlauf der Welle bzw. der Übersetzervorrichtung erforderlich. Wenn es erwünscht ist, das Ausgabeorgan auf Null zurückzustellen, wird das Solenoid 51 für eine Umdrehung der Welle 12 erregt, während die Einstellsolenoide 39, 40, 41 für die Stellglieder stromlos bleiben, so daß die keilförmigen Enden der Stellglieder zurückgezogen werden. Die Feder 55 kann nunmehr die Nockenkörper zusammendrängen und das Ausgabeorgan wird mit in die Null-Stellung nach rechts bewegt. Das Ausgabeorgan besitzt an seinem Ende ein Kugelventil 56, durch welches bei der Einstellbewegung Flüssigkeit in den Hohlraum des Ausgabeorgans einfließen kann. Bei der Rückstellbewegung schließt sich das Kugelventil 56, so daß durch die eingeschlossene Flüssigkeit eine Pufferwirkung erzeugt wird, um die Bewegung des Ausgabeorgans zu dämpfen und einen Stoß in der Übersetzervorrichtung zu verhindern. Durch die im Ausgabeorgan noch vorgesehenen kleinen Lochungen 57 kann überschüssige Flüssigkeit austreten.

Wenn es dagegen nicht erwünscht ist, die Vorrichtung in die Grundstellung zu überführen, sondern durch Eingabe weiterer Wertgrößen das Ausgabeorgan in eine andere Wertstellung zu bewegen, werden mindestens einige der Stellglieder in ihrer Stellung belassen. Sind die Nockenflächen und die keilförmigen Enden der Stellglieder in ihrem Aufbau- und Größenverhältnis z. B. nach einem binären Code, z. B. entsprechend den Werten 1, 2, 4 gefertigt und angeordnet, so kann das Ausgabeorgan nach verschiedenen Wertgrößen verstellt und eingestellt werden. Ist es z. B. erwünscht, das Ausgabeorgan zunächst um drei Werteinheiten nach links und dann um fünf Werteinheiten zu verstellen, so werden für die erste Übersetzung gemäß diesem Beispiel die den Werteinheiten »1« und »2« zugeordneten Solenoide 39 und 40 und das Kupplungssolenoid 51 erregt. Dadurch werden, wie bereits erläutert, die den Werteinheiten »1« und »2« entsprechenden Stellglieder 21 und 22 aufwärts gegen die Nockenflächen 17 und 18 bewegt. Am Ende eines ersten Umlaufes ist daher das Ausgabeorgan 25 um die Summe von drei Werteinheiten, nämlich um die den keilförmigen Enden der Stellglieder 21 und 22 entsprechenden Werte »1« und »2« verstellt. Um das Ausgabeorgan 25 anschließend um fünf Werteinheiten zu verstellen, wird über die Steuereinheit das Kupplungssolenoid 51 für die Anschaltung der Eintourenkupplung und gleichzeitig das dem Wert »4« zugeordnete Solenoid 41 erregt, während das Solenoid 39 für den Wert »1« erregt bleibt und das Einstellsolenoid 40 für den Wert »2« stromlos gemacht wird. Demnach wird das Stellglied 23 in Arbeitsstellung gebracht und das Stellglied 22 zurückgezogen, während das keilförmige Ende 38 des Stellgliedes 21 zwischen den Nockenkörpern 13,14 gegen die Welle 12 anliegend verbleibt. Beim Zurückziehen des Stellgliedes 22 werden die Nockenkörper 15 und 16 nach rechts bewegt und anschließend wird durch das gegen die Nockenfläche 19 bewegte Stellglied 23 infolge der sich fortsetzenden Drehung der Welle 12 der Nockenkörper 16 und das Ausgabeorgan 25 nach links gedrängt, zur Einstellung derselben auf die Werteinheit »5«, welche durch die dem Wert »1« und »4« zugeordneten Stellglieder 23, 21 erreicht wird. Die Wirkung dieser aus der Null-Stellung startenden beiden Umläufe der Einstelleinrichtung entspricht einem Rechenvorgang in folgender Reihenfolge: Addiere Drei, subtrahiere Zwei und addiere Vier. Nach dieser Betrachtungsweise würde zur Rückstellung der Einrichtung auf Null der nächste Schritt eine Subtraktion von Fünf sein, der durch den erneuten Umlauf der Einrichtung und das Zurückziehen der Stellglieder 21 und 23 für die Werte »1« und »4« veranlaßt werden kann.

Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung lassen sich sehr genaue Abstufungen für die Einstellung von Bewegungsgrößen erreichen, da die keilförmigen Enden 38 an den Stellgliedern flach sind und relativ leicht mit sehr geringen Toleranzen geschliffen werden können. In dieser Beziehung ist die Genauigkeit der Stellglieder kritisch, während die Genauigkeit der zugeordneten Nockenflächen nicht kritisch ist.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich, überragen die Flansche 29, 31, 32 und 33 die keilförmigen Enden der Stellglieder, auch wenn diese zurückgezogen sind. Die Stellglieder werden daher zwischen den Flanschen der Nockenkörper gehalten und bei der axialen Bewegung der Nockenkörper auf der Welle 12, auf der Welle 37 und den Ankerstiften verschoben. Die Stellglieder und die Nockenflächen wurden zum Zwecke der Erläuterung in der Wertreihenfolge »1«, »2«, »4« von rechts nach links dargestellt. Vorteilhafter würde die Reihenfolge umgekehrt sein, da dadurch die am meisten verwendeten Elemente dem Ausgabeorgan am nächsten liegen würden und die Abnutzung somit verringert wäre. Bei einer eventuellen Abnutzung an den Nockenflächen, kann die Null-Stellung der Nokkenkörper auf der Welle 12 mittels der Kontermutter 59 oder dergleichen einjustiert werden.

Sofern Raumbegrenzungen erforderlich sind, kann bei dem Ausführungsbeispiel der Folgekörper 16 weggelassen werden. In einem solchen Falle würde am offenen Ende 54 des Ausgabeorgans 25 eine dem Flansch 33 ähnliche radial überstehende Schulter vorgesehen sein, so daß das Ausgangsglied selbst entweder der benachbarten Nockenfläche oder ihrem mitwirkenden Stellhebel folgen würde.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mechanischer Übersetzer zur Einstellung eines Stell- oder Übertragungsgliedes, dessen Bewegungsgröße bestimmt wird von der Summe der Einzelbewegungen mehrerer von einer Welle getragener Nockenkörper, die von Codewerten zugeordneten elektromechanischen Stellhebeln wahlweise wirksam gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nockenkörper von einer Vielzahl von auf einer angetriebenen Welle (12) dreh- und verschiebbar gelagerten Nockenkörpern (13, 14, 15) an einer bestimmten Stirnseite einen nach aufsteigenden Codewerten ausgebildeten keilförmigen Nocken (17, 18, 19) besitzt und jedem dieser Nocken, in ihrer Größe dem Codewert entsprechende Stellglieder (21, 22, 23) zugeordnet sind, die wahlweise steuerbar sich vor die keilförmigen Nocken (17, 18, 19) legen und in Verbindung mit diesen während einer Umdrehung der angetriebenen Welle (12) die lineare Verschiebung einer oder mehrerer Nocken-

körper und die Übertragung der Bewegungsgröße auf das Ausgabe- bzw. Übertragungsglied (25) veranlassen.

2. Mechanischer Übersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Nockenkörpern (13, 14, 15) bewegte Ausgabe- bzw. Übertragungsglied (25) auf der die Nockenkörper tragenden Welle (12) unter der Wirkung einer Stoßdämpfung (56, 57) hin und her verschiebbar gelagert ist.

3. Mechanischer Übersetzer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Stellglieder (21, 22, 23) durch bestimmten Codewerten zugeordnete Elektromagnete (39, 40, 41) gesteuert werden und auf Lagerstiften (45, 46, 47) längsverschiebbar angeordnet sind.

4. Mechanische Übersetzer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Antrieb der Nockenkörperwelle (12) überwachende Eintourenkupplung (24, 51) und die An- und Abschaltung der nach Codewerten anzusprechenden Elektromagnete (39, 40, 41) der Stellglieder (21, 22, 23) von einer Zentraleinheit (58) gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen