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Vorrichtung zum stoß- und schlupffreien Schalten zweier Wellen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum stoß- und schlupffreien Schalten
einer laufenden Antriebswelle unter Verwendung eines in vorgegebenen Drehstellungen
stillstehenden und durch ein Klinkengesperre verriegelten Malteserkreuzgetriebes,
dessen sekundäre Drehbewegung in ihrer Beschleunigungsphase die sekundäre Schaltvorrichtungshälfte
vor dem Einrücken der Schaltklinke aus dem Stillstand auf die Drehzahl der primären
Schaltvorrichtungshälfte beschleunigt und nachdem Ausrückender Schaltklinke in der
Verzögerungsphase des Malteserkreuzgetriebes bis zum Stillstand verzögert. Außerdem
wird eine Steuervorrichtung verwendet zum phasengerechten Ein- und Ausrücken des
Malteserkreuzgetriebes, des Gesperres und der Schaltvorrichtung.
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Ein bekanntes Malteserkreuzgetriebe dient zur Schaltung jeweils eines
vollen Drehschrittes, der sich vom Eintritt des Mitnehmerstiftes in einen Schlitz
des Malteserkreuzes bis zum Austritt aus diesem Schlitz erstreckt. Die solchen Maltesergetrieben
eigene beschleunigende und die verzögernde übertragungsphase gehen unmittelbar ineinander
über, und die Schaltung der antreibenden Welle mit der angetriebenen ist auf die
Dauer dieses vollen Drehschrittes beschränkt: sie dauert jeweils vom Stillstand
bis zum Stillstand der angetriebenen Welle.
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Eine bekannte Formschlußschaltvorrichtung wird vor dem Einrücken formschlüssig
bis auf die Geschwindigkeit der treibenden Welle beschleunigt und nach dem Ausrücken
formschlüssig bis zum Stillstand verzögert. Dazu dient eine Klinkenschaltvorrichtung,
die mit einem Klinkengesperre zum Festhalten der ausgerückten Sekundärhälfte der
Schaltvorrichtung kombiniert ist. Zum Beschleunigen und Verzögern der sekundären
Schaltvorrichtungshälfte dient ein Hilfsgetriebe in Form eines Malteserkreuzgetriebes
mit willkürlich ein- und ausrückbaren Treiberzapfen. Nach der Beschleunigungsphase
wird die Sperrklinke ausgerückt und gleichzeitig die Schaltklinke eingerückt, und
zwar durch eine Nockenscheibe. Diese bekannte. Formschlußschaltvorrichtung ist aber
nicht für hohe Schalthäufigkeit und demgemäß auch nicht für hohe Arbeitsgenauigkeit
bei Anwendung in Antrieben für mechanische Rechenmaschinen oder für automatisch
arbeitende Zeichenmaschinen geeignet, was zum einen durch die Anwendung eines Hilfsgetriebes
in Form eines Schaltwerks mit nur einem Treiberzapfen und einem Schaltschlitz, zum
anderen durch die vielteilige Hebelsteuerung bedingt ist.
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Ein weiteres bekanntes Getriebe dient zur periodischen Umwandlung
einer gleichförmigen Dreh-Bewegung in eine Drehung mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit.
Das angetriebene Glied dieses Getriebes hat nichtradiale, mit ihrem Enden von der
Umlaufachse verschieden weit entfernte Gleitbahnen, die je einen Kurbelzapfen des
treibenden Gliedes gleitend aufnehmen. Diese Gleitbahnen sind derart angeordnet,
daß jede Gleitbahn mit ihrem äußeren Ende im Zeitpunkt des Ein- und Austritts des
Kurbelzapfens tangential zum Kurbelzapfenkreis verläuft und den in ihr gleitenden
Kurbelzapfen an dem einen Ende eintreten und an dem anderen Ende austreten läßt.
Mit diesem bekannten Getriebe wird die gleichförmige Drehbewegung zu periodisch
wiederkehrenden Zeitpunkten in eine Drehbewegung mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit
umgeschaltet. Unter Verwendung dieses bekannten Getriebes ist es demnach nicht möglich,
die gleichförmige Drehbewegung beliebig lange aufrechtzuerhalten.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung anzugeben, mittels der eine
Umwandlung einer gleichförmigen Drehbewegung in eine Drehung mit veränderlicher
Winkelgeschwindigkeit möglich ist und bei der die Dauer der gleichförmigen Drehbewegung
beliebig lange aufrechterhalten werden kann und der Übergang zur Drehung mit veränderlicher
Winkelgeschwindigkeit steuerbar ist. Außerdem bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung
anzugeben, die auch für relativ hohe Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet ist.
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Die Erfindung ist durch die gemeinsame Anwendung der folgenden Merkmale
gekennzeichnet: a) Das Malteserkreuzgetriebe weist, wie an sich bekannt, mehrere
Treiberbolzen auf, die in ebenfalls bekannter Weise axial in ein mehrstrahliges
Malteserkreuz ein- und ausrückbar sind, und die Anzahl der Schlitze des Malteserkreuzes
entspricht der Anzahl der Treiberbolzen; b) die an der sekundären Schaltvorrichtungshälfte
angelenkte Schaltklinke ist in an sich bekannter
Weise in Schaltzähne
der primären Schaltvorrichtungshälfte einrückbar, und die Anzahl der Schaltzähne
entspricht der Anzahl der Malteserkreuzschlitze; c) das die Abtriebswelle verriegelnde
Klinkengesperre hat in bekannter Weise mehrere Sperrzähne, deren Anzahl der Anzahl
der Schaltzähne entspricht; d) die primäre Schaltvorrichtungshälfte und der stillstehende
Teil des Gesperres sind als einander gleiche Nockenscheiben ausgebildet, deren Nokken
als Schaltzähne bzw. Sperrzähne dienen, und die Sperrklinke ist mit der Schaltklinke
nach Art eines Kippsprungwerkes so verbunden, daß in den Schaltstellungen die Schaltklinke
zwischen zwei Nocken, die Sperrklinke auf einem Nockengipfel liegt, während in den
Sperrstellungen die Sperrklinke zwischen zwei Nocken und die Schaltklinke auf einem
Nockengipfel liegt.
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Es ist vorteilhaft, mit jedem Treiberbolzen eine doppelsinnig in dessen
Achsrichtung wirkende Kulisse zu verbinden und zur Steuerung des Ein- und Ausrückens
der Treiberbolzen über diese Kulisse wirkende Schaltorgane zu verwenden. Auf diese
Weise muß die Energie zur Verschiebung der Treiberbolzen nicht von den Schaltorganen
(z. B. Relais) geliefert werden, sondern wird der sich drehenden Kulisse entnommen.
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Es ist zweckmäßig, die Nockenformen auf den Nockenscheiben so auszubilden,
daß die Klinken bei Beschleunigung und Verzögerung spielfrei über die Kurven beider
Nockenscheiben geführt werden.
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Um von einem Zentralantrieb aus eine zweite Antriebswelle ein- bzw.
abzuschalten, ist es zweckmäßig, zusätzlich ein in bezug auf die Antriebswelle dem
ersten Malteserkreuz gegenüberliegendes zweites Malteserkreuz mit zugehörigen Nockenscheiben
und Klinken zu verwenden.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
F i g.1 bis 5 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Bauteile
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung
zum stoß- und schlupffreien Schalten zweier Wellen in schematischer Darstellung,
F i g. 2 ein Malteserkreuzgetriebe, wie es bei der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet
wird, in ausführlicherer Darstellung, F i g. 3 eine Klinkenschaltvorrichtung, wie
sie bei der Vorrichtung nach F i g.1 verwendet wird, in ausführlicherer Darstellung,
F i g. 4 und 5 Treiberbolzen in tangentialer bzw. radialer Richtung einer diese
Treiberbolzen tragenden Scheibe.
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Die F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Schaltung der Antriebswelle
1 mit der Abtriebswelle 2 in schematischer Darstellung. Bei dieser Schaltung soll
insbesondere die primäre Schaltvorrichtungshälfte 3 - die mit der Antriebswelle
1 verbunden ist - mit der sekundären Schaltvorrichtungshälfte 4 zusammenwirken,
die mit der Abtriebswelle 2 verbunden ist. Die dargestellte Vorrichtung besteht
insbesondere aus dem Malteserkreuzgetriebe M, ferner aus der Klinkenschaltvorrichtung
K und aus dem Klinkengesperre S. Über die Antriebswelle 1, ferner über die Zahnräder
7, 8 und über die Welle 9 wird die Scheibe 10 angetrieben, an deren Umfang sechs
Treiberbolzen 12 gleichmäßig im Abstand von je 60° angeordnet sind. Diese Treiberbolzen
12 sind in Führungshülsen 12' längs ihrer Achse parallel zur Welle 9 verschiebbar
und können mit den Kulissen eines sechsstrahligen Malteserkreuzes 11 in Eingriff
gebracht werden. Auf diese Weise wird das Malteserkreuz 11 und damit auch die Abtriebswelle
2 und die sekundäre Schaltvorrichtungshälfte 4 vor dem Einschalten auf die Drehzahl
der primären Schaltvorrichtungshälfte 3 beschleunigt. In dem Augenblick, in dem
die Winkelgschwindigkeiten der primären Schaltvorrichtungshälfte 3 und der sekundären
Schaltvorrichtungshälfte 4 übereinstimmen, wird die Schaltklinke 6 in Schaltzähne
5 der primären Schaltvorrichtungshälfte 3 eingerückt und damit die Antriebswelle
1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Im abgeschalteten Zustand ist die Drehstellung
der Abtriebswelle 2 unter Verwendung der Nockenscheibe 13, der Sperrklinke
14 und der Sperrzähne 15 fixiert.
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Die F i g. 2 zeigt Details des Malteserkreuzgetriebes M. Jeder Treiberbolzen
12 dieses Malteserkreuzgetriebes ist mit einer Sicherung 17 gegen Verdrehen gesichert
und mit einer zweiseitig wirkenden Schaltkulisse 18 versehen. Auf dem Malteserkreuz
11, das die Aufgabe der sekundären Schaltvorrichtungshälfte 4 übernimmt, ist die
zweiseitig wirkende Schaltklinke 6 angebracht, an deren Enden sich je eine Rolle
37 bzw. 39 befindet. Einerseits rastet diese Schaltklinke mit der Rolle 37 in die
feststehende Nockenscheibe 13 ein und arretiert so das Malteserkreuz 11,
und andererseits rastet die Schaltklinke 6
mit der Rolle 39 in die primäre
Schaltvorrichtungshälfte 3 ein und verbindet das Malteserkreuz 11 und somit die
Abtriebswelle 2 mit der Antriebswelle 1.
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Im folgenden wird ein Schaltvorgang beschrieben: Das Malteserkreuz
11 ist über die Schaltklinke 6, die Rolle 37 und die Nockenscheibe
13 in Eingriffstellung arretiert. Der durch einen Impuls erregte Elektromagnet
22 zieht entgegen der Wirkung der Feder 23 den Einschalthebel 19 an,
welcher auf dem feststehenden Bolzen 21 drehbar gelagert ist und dessen Bewegung
durch die Anschläge 24, 25 begrenzt wird. Die am Ende des Hebels 19 befindliche
Rolle 20
greift in die nächste passierende Einschaltkulisse 18
ein,
wodurch der entsprechende Treiberbolzen 12 mit der Mitnehmerrolle 16 in Schaltstellung
ausgerückt wird. Der Elektromagnet 22 fällt spätestens nach einer Drehung der Antriebswelle
1 um 30° wieder ab. Die ausgerückte Mitnehmerrolle 16 greift in die in Eingriffstellung
stehende Kulisse 33 des Malteserkreuzes 11 ein und beschleunigt dieses stoßfrei.
Damit wird die Rolle 37 der Schaltklinke 6 aus ihrer Raststellung in der Nockenscheibe
13 gezogen. Nach einer Drehung des Malteserkreuzes 11 um 30°, also in dem Augenblick,
in dem Antriebswelle 1 und Malteserkreuz die gleiche Winkelgeschwindigkeit
haben, springt die Schaltklinke 6 um und rastet mit der Rolle 39 in die primäre
Schaltungsvorrichtungshälfte 3 ein. Damit ist das Malteserkreuz 11 und somit
die Antriebswelle 2 über die Schaltklinke 6, die Rolle 39, die Nockenscheibe 13
fest mit der Antriebswelle 1 verbunden. Gleichzeitig passiert die zu der im Eingriff
befindlichen Mitnehmerrolle 16 gehörende Schaltkulisse 18 eine Ausschaltrolle, welche
sich am Ausschalthebel 26 befindet. Dieser Ausschalthebel 26 ist in Ruhelage und
drückt mit der Ausschaltrolle
über die Schaltkulisse 18 den Treiberbolzen
12 zurück in die Ausgangsstellung.
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Der Abschaltvorgang läuft folgendermaßen ab: Das Malteserkreuz 11
und somit auch die Abtriebswelle 2 ist über die Schaltklinke 6, die Rolle 39, die
Primärschaltvorrichtungshälfte 3 fest mit der Antriebswelle 1 verbunden. Beim Abschalten
zieht der Elektromagnet 28 den auf dem festen Bolzen gelagerten Ausschalthebel
26 an, die an diesem befindliche Ausschaltrolle greift in die Schaltkulisse
18 des nächsten passierenden Treiberbolzens 12 ein. Dadurch wird dieser ausgerückt,
und die zugehörige Mitnehmerrolle 16 greift in die gerade mit der in Dekkung befindlichen
Kulisse des Malteserkreuzes 11 ein und verzögert dieses über einen Drehwinkel von
30°. Dabei wird die Rolle 39 über die Schaltklinke 6 aus der primären Schaltvorrichtungshälfte
3 gezogen, die Schaltklinke 6 springt um und rastet mit der Rolle 37 in die feststehende
Nockenscheibe 13 ein. Das Malteserkreuz 11 ist damit wieder in Eingriffstellung
arretiert. Der verzögernde Treiberbolzen 12 tritt nach Ende der Verzögerung
aus der Kulisse des Malteserkreuzes 11 aus und wird beim Passieren der Einschaltrolle
20 wieder in Ausgangsstellung gebracht, sofern sich der Einschalthebel
19 in Ruhelage befindet.
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Durch Verwendung von zwei beidseitig der Scheibe 10 angeordneten
Malteserkreuzen können mit einer Antriebswelle auch gleichzeitig zwei Abtriebswellen
stoß- und schlupffrei ein- und abgeschaltet werden.
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F i g. 3 zeigt die Klinkenschaltvorrichtung in ausführlicherer Darstellung.
Die Schaltklinke 6 wird durch einen fest mit ihr verbundenen Kipphebel
40,
mit einem weiteren ebenfalls auf dem Malteserkreuz 11 befestigten
Hebel 42, Rolle 41 und Feder 43 in seinen Raststellungen gehalten.
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Anstatt eines Malteserkreuzes könnte auch ein anders ausgebildetes,
die Abtriebswelle beschleunigendes oder verzögerndes Organ verwendet werden, so
z. B. ein geradlinig hin und her schwingendes Organ, dessen Bewegung über Kurven
oder Nocken gesteuert wird.