DE1207170B

DE1207170B - Cam gear for uneven rotary movements

Info

Publication number: DE1207170B
Application number: DEJ19333A
Authority: DE
Inventors: Raoul Mouchon
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1960-01-28
Filing date: 1961-01-26
Publication date: 1965-12-16

Description

Kurvengetriebe für ungleichförmige Drehbewegungen Die Erfindung betrifft ein Kurvengetriebe zur Umwandlung einer gleichmäßigen Drehbewegung in periodische Drehbewegungen nichtlinearer Winkelgeschwindigkeit zwischen zwei parallelen Wellen, von denen die eine exzentrisch gelagerte runde Scheiben und die andere eine entsprechende Anzahl mit diesen in ständiger Berührung stehende Kurvenscheiben je verdrehfest trägt.Cam gear for irregular rotary movements The invention relates to a cam gear for converting a uniform rotary motion into a periodic one Rotary movements of non-linear angular velocity between two parallel shafts, One of which is eccentrically mounted round disks and the other has a corresponding one Number of cams in constant contact with these, each non-rotatable wearing.

Zum Zweck der Erzeugung verschiedenartiger, insbesondere unregelmäßiger Drehbewegungen sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, bei denen meistenteils Kurvenelemente zur Verwendung gelangt sind. So sind bei einem bekannten, zwischen zwei koaxialen Wellen befindlichen Getriebe die Wellen über Kurbelzapfen der einen Welle und eine diese Zapfen in kurvenartigen Aussparungen führende Scheibe der anderen Welle verbunden, doch arbeitet dieses Getriebe laut, mit ungünstigem Wirkungsgrad und ist nur wenig anpassungsfähig an veränderte Bedingungen.For the purpose of producing different types, especially irregular ones Rotary movements are known to various devices in which mostly curve elements have come to use. So are with a known, between two coaxial Shafts located gear the shafts over crank pins of one shaft and one these journals are connected to the disc of the other shaft in curved recesses, but this gear works loudly, with an unfavorable degree of efficiency and is only little adaptable to changed conditions.

Ein anderes Kurvenübersetzungsgetriebe weist senkrecht zur Drehachse verlaufende übertragungsbewegungen auf, wobei die innen gelegene Treibkurve in eine außen gelegene, bei der Übertragung feststehende Kurve Rollen hineindrückt, die mittels Schwenkarmen an einem Antriebsring befestigt sind; dabei sind für Innen- und Außenkurven gesonderte Rollen an den Schwenkarmen angeordnet.Another cam transmission points perpendicular to the axis of rotation running transmission movements, with the inner driving curve in a externally located, in the transmission fixed curve rollers press in, the are attached to a drive ring by means of pivot arms; for indoor and outer curves separate rollers are arranged on the swivel arms.

Es ist auch ein Kurvengetriebe bekannt, durch das die relativ teuren Zahngetriebeausführungen ersetzt werden sollen, und bei dem zur Erzielung spezieller Übersetzungsverhältnisse zwei um die Antriebswelle rotierende Abtriebswellen angeordnet sind, wobei zwischen den beiden zugehörigen exzentrischen Scheiben der Antriebswelle und den auf ihnen abrollenden beiden Kurvenscheiben ausschließlich eine abwälzende Bewegung stattfindet; daher stimmt die Abtriebsdrehzahl nicht mit der Antriebsdrehzahl überein, der Umfang der Kurvenscheiben muß also dem Umfang der Exzenterscheiben genau gleich oder gleich einem Vielfachen des Umfangs der Exzenterscheiben sein. Außerdem ist eine Umkehrung dieses Getriebes, bei der die Antriebswelle als Abtrieb und die Abtriebswelle als Antrieb dient, wegen der dabei auftretenden Totpunkte in der Drehmomentübertragung nicht möglich.There is also a cam gear known through which the relatively expensive Toothed transmission designs are to be replaced, and in the case of which to achieve special Gear ratios arranged around the drive shaft rotating output shafts are, between the two associated eccentric disks of the drive shaft and the two cam disks rolling on them, exclusively one rolling one Movement takes place; therefore the output speed does not match the input speed match, the circumference of the cam disks must match the circumference of the eccentric disks be exactly equal to or equal to a multiple of the circumference of the eccentric disks. There is also a reversal of this gearbox, in which the drive shaft is used as an output and the output shaft serves as a drive because of the dead centers that occur not possible in torque transmission.

Es ist auch ein Kurvengetriebe bekannt, bei dem jeweils zwei identische, am Umfang verzahnte elliptische Scheiben zusammenwirken, und zwar paarweise in symmetrischer Zuordnung, so daß nur eine gerade Anzahl von Scheibenpaaren möglich ist. Wegen der Verzahnungen am Umfang müssen die einander zugeordneten elliptischen Scheiben jeweils genau den gleichen Umfang haben; jedem Scheibenpaar ist außerdem eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung zugeordnet, die ihrerseits eine Kommutatorsteuerung benötigt. Eine Änderung der Abtriebsbewegungscharakteristik ist bei diesem bekannten Getriebe praktisch nicht erzielbar, es sei denn, sämtliche Scheiben würden ausgetauscht, wobei die vorher genannten Bedingungen eingehalten werden müssen. Mit diesem bekannten Getriebe kann im übrigen nur ein einer gleichmäßigen Schwingungsbewegung entsprechende Abtriebsbewegungscharakteristik erreicht werden, was die Einsatzmöglichkeiten dieses Getriebes erheblich beschränkt. Außerdem ist auch dieses Getriebe nicht umkehrbar.A cam gear is also known in which two identical, elliptical disks toothed on the circumference work together, in pairs in a symmetrical manner Assignment so that only an even number of pairs of washers is possible. Because of the Toothings on the circumference must be assigned to the elliptical disks have exactly the same scope; each pair of disks is also an electromagnetic one operable clutch assigned, which in turn requires a commutator control. There is a change in the output movement characteristics in this known transmission practically not achievable unless all panes are replaced, whereby the aforementioned conditions must be observed. With this well-known In addition, transmission can only correspond to a uniform oscillating movement Output movement characteristic can be achieved what the possible uses of this Gearbox considerably limited. In addition, this transmission is also irreversible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Kurvengetriebe zur Umwandlung einer gleichmäßigen Drehbewegung in periodische Drehbewegungen nichtlinearer Winkelgeschwindigkeit zwischen zwei parallelen Wellen zu schaffen, deren Drehzahl gleich ist, wobei weiterhin das Getriebe aus einem absoluten Minimum an Teilen bestehen soll, reversibel sein muß und hinsichtlich der Charakteristik der Abtriebsbewegung weitesten Spielraum läßt und zudem leicht verändert werden kann. Durch die Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung sämtliche den vorher beschriebenen bekannten Getriebeausführungen eigenen Mängel vermieden. Bei einem Getriebe, bei dem die eine der beiden Wellen exzentrisch gelagerte runde Scheiben und die andere eine entsprechende Anzahl mit diesen in ständiger Berührung stehende Kurvenscheiben je verdrehfest trägt, wird die Erfindung darin gesehen, daß drei Scheibenpaare angeordnet. sind, wobei auf der einen Welle runde Scheiben um je 120° gegeneinander versetzt befestigt sind und auf der anderen Welle Kurvenscheiben untereinander gleiche oder unterschiedliche Formen aufweisen, die von den zugehörigen runden Scheiben abweichende Umfangslängen haben können und mit ihren Umfangsflächen mit den zugehörigen runden Scheiben in ständiger abwälzender oder gleitender Berührungsverbindung stehen.The invention is based on the object of a simply constructed Cam gear for converting a uniform rotary motion into periodic rotary motion create non-linear angular velocity between two parallel shafts, whose speed is the same, with the transmission still from an absolute minimum should exist in parts, must be reversible and with regard to the characteristics the output movement allows the greatest possible leeway and can also be easily changed can. By solving this problem, according to the invention, all of the above described known transmission designs own shortcomings avoided. at a gear in which one of the two shafts is eccentrically mounted round disks and the other a corresponding number in constant contact with them Cam disks each non-rotatably carries, the invention is seen in the fact that three Pairs of discs arranged. are, with round discs of 120 ° on one shaft are attached offset from one another and on the other shaft cam discs one below the other have the same or different shapes as those of the associated round disks may have different circumferential lengths and with their circumferential surfaces with the associated round disks are in constant rolling or sliding contact.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist somit äußerst wenig bewegte Teile auf, ist außerordentlich anpassungsfähig an die verschiedensten Bewegungsgesetze für die Abtriebswelle und arbeitet praktisch spielfrei. Durch die Möglichkeit der maschinellen Herstellung ohne nennenswerten Montageaufwand sind die Herstellkosten gering, und die Abmessungen des Getriebes können kleiner gehalten werden als diejenigen der bekannten Anordnungen.The transmission according to the invention thus has extremely few moving parts on, is extraordinarily adaptable to the most diverse laws of motion for the output shaft and works practically free of play. With the possibility of Machine production without significant assembly costs are the manufacturing costs small, and the dimensions of the transmission can be made smaller than those the known arrangements.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung tragen die runden Scheiben der Abtriebswelle wälzgelagerte Außenringe. Es ist zwar ein Übersetzungsgetriebe mit gleichachsig liegendem treibenden und getriebenen Teil bekannt, bei dem die Außenringe auf Kugeln gelagert sind. Diese Wälzlagerung ist aber zwischen ausschließlich relativ zueinander bewegten Flächen angeordnet. Bei der beschriebenen Maßnahme gemäß der Erfindung findet dagegen in erster Linie eine abwälzende Bewegung zwischen den Umfangsflächen der Scheibenpaare statt, und nur bei bestimmten Teilphasen des Übertragungsvorganges ist mit einer gleitenden Reibung zwischen den Scheiben am Umfang zu rechnen. Da die Nockenscheiben und die Nockenfolgescheiben bei dem erfindungsgemäßen Getriebe auf ihren zugehörigen Wellen verdrehfest aufgebracht sind, tritt als Verlustleistung des Getriebes nach der Erfindung nur die Rollreibung dieser Wälzlager auf. Der erzielbare Wirkungsgrad des Getriebes liegt bei Anwendung der beschriebenen vorteilhaften Maßnahme also sehr hoch, so daß eine nachteilige Erwärmung der Teile auch bei sehr hohen Drehzahlen nicht befürchtet werden muß.According to a particularly advantageous embodiment of the invention the round disks of the output shaft carry outer rings on roller bearings. It is true a transmission gear with coaxially lying driving and driven part known, in which the outer rings are mounted on balls. This roller bearing is but arranged between surfaces that are only moved relative to one another. at the measure described according to the invention, however, is primarily one rolling movement between the circumferential surfaces of the disk pairs instead of, and only in certain partial phases of the transfer process there is a sliding friction to be expected between the discs on the circumference. As the cam disks and the cam follower disks in the case of the transmission according to the invention applied in a rotationally fixed manner on their associated shafts are, only the rolling friction occurs as the power loss of the transmission according to the invention this roller bearing on. The achievable efficiency of the transmission depends on the application the advantageous measure described so very high, so that a disadvantageous There is no need to fear that the parts will heat up, even at very high speeds.

Die Erfindung wird im weiteren an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben.The invention is further illustrated in an exemplary embodiment with reference to the drawings described.

F i g. 1 zeigt schaubildlich eine Getriebeeinheit mit drei auf der Antriebswelle befestigten Nockenscheiben und drei zugeordneten, auf der Abtriebswelle befestigten runden Nockenscheiben; F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Einheit nach F i g. 1, von rechts gesehen; F i g. 3 zeigt als Ausschnitt aus F i g. 2 den »Druckwinkel« zwischen Nockenscheibe und Nockenfolgescheibe an einem beliebig gewählten Arbeitspunkt; F i g. 4 zeigt ein Arbeitsspiel, also für eine Umdrehung beider Wellen, grafisch die Größe des »Druckwinkels« jeden Scheibenpaares; und in F i g. 5 sind über dem Drehwinkel der Antriebswelle in Kurven die Drehung der Abtriebswelle und der Antriebswelle, der Verlauf der Winkelgeschwindigkeit, der Beschleunigung und der Verzögerung der Antriebswelle dargestellt.F i g. Fig. 1 shows diagrammatically a gear unit with three on top Drive shaft attached cam disks and three associated, on the output shaft fixed round cams; F i g. Figure 2 is a side view of the unit of Figure 1 F i g. 1, seen from the right; F i g. 3 shows as an excerpt from FIG. 2 the "pressure angle" between the cam disk and the cam follower disk at any selected operating point; F i g. 4 shows a working cycle, i.e. for one revolution of both shafts, graphically the size of the "pressure angle" of each pair of discs; and in FIG. 5 are above that Angle of rotation of the drive shaft in curves the rotation of the output shaft and the drive shaft, the course of the angular velocity, the acceleration and the deceleration of the Drive shaft shown.

F i g. 1 zeigt eine Antriebswelle 1, die mittels eines entsprechenden Antriebes gleichmäßig umläuft und Nockenscheiben 2, 3, 4 trägt, die in ständiger Berührung mit Nockenfolgescheiben 5, 6, 7 sind; die Nockenfolgescheiben 5, 6, 7 sind kreisrund und exzentrisch um je 120° gegeneinander versetzt auf der Abtriebswelle B befestigt. Zur Vermeidung von gleitender Reibung zwischen den einzelnen, miteinander in Berührung befindlichen Scheibenpaaren an deren Umfang sind die Außenringe der Nockenfolgescheiben 5, 6, 7 als Wälzlager ausgeführt, und zwar wegen der rein radialen Belastung vorzugsweise als Kugellager. Die Form der Nockenscheiben 2, 3, 4 ist dem geforderten Bewegungsablauf der Abtriebswelle angepaßt. Zusammen mit den Nockenfolgescheiben 5, 6, 7 ist das System statisch und dynamisch ausgeglichen, die Drehzahl von Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 8 ist gleich.F i g. 1 shows a drive shaft 1, which rotates evenly by means of a corresponding drive and carries cam disks 2, 3, 4 , which are in constant contact with cam follower disks 5, 6, 7 ; the cam follower disks 5, 6, 7 are circular and eccentrically attached to the output shaft B offset from one another by 120 °. To avoid sliding friction between the individual pairs of disks in contact with one another on their circumference, the outer rings of the cam follower disks 5, 6, 7 are designed as roller bearings, preferably ball bearings because of the purely radial load. The shape of the cam disks 2, 3, 4 is adapted to the required sequence of movements of the output shaft. Together with the cam follower disks 5, 6, 7, the system is statically and dynamically balanced, the speed of drive shaft 1 and output shaft 8 is the same.

In F i g. 3 ist mit 0 der »Druckwinkel« zwischen der Nockenscheibe 2 und der Nockenfolgescheibe 5 bezeichnet. Dieser Winkel wird gebildet durch die Senkrechte zur Tangente in dem Berührungspunkt beider Scheiben einerseits und die Senkrechte zur Verbindungslinie der Achse der Welle 8 und des Mittelpunktes der Nockenfolgescheibe 5 andererseits. Die Größe dieses Winkels bewegt sich, wie in Fig. 4 dargestellt, zwischen 0 und 90°. Die in F i g. 4 gezeigten Kurven 9, 10 und 11 entsprechen den Veränderungen des Winkels 0 für die Nockenscheiben 2, 3, 4 und die Nockenfolgescheiben 5, 6, 7.In Fig. 3, 0 denotes the “pressure angle” between the cam disk 2 and the cam follower disk 5. This angle is formed by the perpendicular to the tangent at the point of contact between the two disks on the one hand and the perpendicular to the line connecting the axis of the shaft 8 and the center point of the cam follower disk 5 on the other hand. The size of this angle moves, as shown in Fig. 4, between 0 and 90 °. The in F i g. Curves 9, 10 and 11 shown in FIG. 4 correspond to the changes in the angle 0 for the cam disks 2, 3, 4 and the cam follower disks 5, 6, 7.

In F i g. 5 stellt die Kurve 12 die Drehbewegung der Abtriebswelle 8 in bezug auf die Drehung der Antriebswelle 1 dar; Ordinate und Abszisse sind in »Grad Umdrehung« linear eingeteilt. Die Kurve 13 zeigt die Drehbewegung der Antriebswelle 1 und ist, da die Drehbewegung gleichmäßig verläuft, eine Gerade. Eine Darstellung der Drehgeschwindigkeitsänderungen der Abtriebswelle 8 bezüglich der Antriebswelle 1 und somit den abgeleiteten Funktionen der Kurve 12 entsprechend ist die Kurve 14. Schließlich stellen in der gleichen Figur die Kurven 15 und 16 die Verzögerung und die Beschleunigung der Abtriebswellendrehung bezüglich der Drehung der Antriebswelle 1 dar und entsprechen somit den zweiten abgeleiteten Funktionen der Kurve 12 bzw. dem Differential der Funktionen der Kurve 14.In Fig. 5, the curve 12 represents the rotational movement of the output shaft 8 with respect to the rotation of the drive shaft 1; The ordinate and abscissa are linearly divided into "degrees of rotation". The curve 13 shows the rotational movement of the drive shaft 1 and is, since the rotational movement is uniform, a straight line. A representation of the rotational speed variations of the output shaft 8 with respect to the drive shaft 1, and thus the derived functions of the curve 12, the curve corresponding to 14. Finally, the curves in the same figure, 15 and 16, the delay and acceleration of the output shaft rotation with respect to the rotation of the drive shaft 1 is and thus correspond to the second derived functions of curve 12 or the differential of the functions of curve 14.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Getriebe ermÖglicht auch ein vorübergehendes Stillstehen der Abtriebswelle 8 relativ zur Antriebswelle 1 in bestimmten Abschnitten der Drehung der Antriebswelle 1. Außerdem ist es möglich, mehrere der gezeigten Getriebeeinheiten hintereinander zu schalten, wodurch bei geringem Raumbedarf und sehr gutem Wirkungsgrad eine weitgehende Anpassung an die betrieblichen Erfordernisse erzielbar ist.The in Fig. 1 and 2 also enables a temporary standstill of the output shaft 8 relative to the drive shaft 1 in certain sections of the rotation of the drive shaft 1. In addition, it is possible to switch several of the transmission units shown one behind the other, which enables extensive adaptation with little space requirement and very good efficiency can be achieved according to the operational requirements.

Dem beschriebenen Getriebe öffnen sich weite Anwendungsgebiete. Es ist überall dort einsetzbar, wo von einem gleichmäßigen Drehantrieb ungleichmäßige Drehbewegungen abgeleitet werden sollen. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des beschriebenen Kurvengetriebes sind lochkartengesteuerte Maschinen, z. B. Tabelliermaschinen und Lochschriftübersetzer, die mit einem Druckwerk ausgestattet sind.The described transmission opens up a wide range of applications. It can be used wherever a uniform rotary drive is uneven Rotational movements are to be derived. A preferred area of application of the described Cam gears are punch card-controlled machines such. B. tabulating machines and Hole type translators equipped with a printing unit.

Claims

Claims: 1. Cam gear for converting a smooth Rotary movement into periodic rotary movements of non-linear angular velocity between two parallel shafts, of which one eccentrically mounted round disks and the other a corresponding number with these in perpetuity Contacting cam disks that are in contact with each other are non-rotatable, so that they can be used n z e i c h n e t that three pairs of disks are arranged, with one shaft on one (8) round disks (5, 6, 7) are attached offset from one another by 120 ° and on the other shaft cam disks (2, 3, 4) which are identical or different from one another Have shapes that differ from the associated round disks circumferential lengths can have and with their peripheral surfaces with the associated round disks in constant rolling or sliding contact.

2. Cam gear according to claim 1, characterized in that the round disks (5, 6, 7) in on wear roller-bearing outer rings in a known manner. Considered publications: German Patent Nos. 348 514, 448 921, 1012 792; French patent specification No. 850 961.