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Schaltvorrichtung für den gesteuerten schrittweisen Antrieb eines
sich drohenden Bauteils
F i g. 7 eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung
in Vorderansicht und F i g. 8 und 9 Schnittansichten nach der Linie 8-8 bzw. der
Linie 9-9 von F i g. 7.
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Eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 hat einen feststehenden Träger
10, einen periodisch arbeitenden Antrieb 20, eine hiervon angetriebene treibende
Welle 30, eine doppeltwirkende Schaltvorrichtung 40, eine Steuervorrichtung 50,
die aus den Elementen 60, 70, 80 und 90 besteht, und eine angetriebene Welle 100.
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Der periodisch arbeitende Antrieb 20 ist so ausgebildet, daß er die
treibende Welle am Beginn jeder Periode stillsetzt und ihr im Verlauf jeder Periode
eine Drehung um 360° in der Richtung erteilt, die in F i g. 2 durch den Pfeil F
angegeben ist. Mechanismen, welche eine kontinuierliche Drehbewegung in eine Bewegung
dieser Art umwandeln können, sind allgemein bekannt. Als Beispiele können die Malteserkreuzgetriebe,
Differential-Schubkurbelgetriebe oder auch Getriebe mit drei Ritzeln und Exzenter
erwähnt werden. Die beiden zuletzt genannten Mechanismen können der treibenden Welle
eine Drehbewegung erteilen, welche durch folgende Gleichung definiert ist:
0 = co t - 4/n ein n co t,
wobei n eine ganze. Zahl ist,
welche die Zahl der Betriebsperioden des Antriebsmechanismus bei jeder Umdrehung
der treibenden Welle darstellt, während A ein Koeffizient ist, - der die Winkelgeschwindigkeit
der treibenden Welle am Beginn jeder dieser Perioden kennzeichnet, wobei diese Winkelgeschwindigkeit
den Wert Null hat, wenn der Koeffizient A den Wert Eins hat. Wenn der Koeffizient-A
in der Nähe von Eins liegt, bleibt diese Winkelgeschwindigkeit im wesentlichen mit
guter Annäherung während eines merklichen Zeitintervalls auf dem Wert Null, und
wenn der Koeffizient A etwas größer als Eins ist, führt die treibende Welle am Beginn
jeder Periode eine geringfügige gegenläufige Drehbewegung aus, was zur Erleichterung
der - Einschaft- und Ausschaltvorgänge ausgenutzt werden kann.
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Bei der folgenden -Beschreibung wird angenommen, daß der Antrieb 20
der treibenden Welle 30 eine Drehbewegung erteilt, welche durch die in F i g. 3
dargestellte Kurve definiert ist; diese Kurve. stellt die Werte der Winkelgeschwindigkeit
d0/dt der treibenden Welle als Funktion der Zeit t-dar: In F i g. 3 ist diese Kurve
für drei mit I, Il, bzw: HI bezifferte Betriebsperioden des Antriebs 20 dargestellt.
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Charakteristische Zeitpunkte jeder Periode sind mit den Symbolen to,
tl, t2 t5 bezeichnet, denen jeweils ein Exponent 1, 2, 3 : .. hinzugefügt ist, welcher-
der Nummer der betreffenden Periode entspricht.
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Die Schaltvorrichtung 40 (F i g. 1 und .2) enthält ein Feststellorgan
41, das am Träger 10 der Vorrichtung befestigt ist, ein treibendes Schaltteil 42,
das drehfest mit der treibenden Welle 30 verbunden ist, ein angetriebenes Schaltteil
43, das drehfest mit der angetriebenen Welle 100 verbunden ist, und einen Verbindungsmechanismus,
der von einem bolzenförmigen Verbindungsglied 45 gebildet wird.
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Die Steuervorrichtung 50 enthält einen Einsehaltsteuermechanismus
60; einen ersten Haltemechanismus 70, einen Ausschaltsteuermechanismus 80 und einen
zweiten Haltemechanismus 90.
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Die treibende Welle 30 und das treibende Schaltteil 42 sind in F i
g. 1 und 2 in der Stellung dargestellt, die sie -am Beginn jeder Periode zwischen
den Zeitpunkten to und t2 einnehmen, also zwischen den Zeitpunkten to' und t21,
«den Zeitpunkten tot und t22 bzw. den Zeitpunkten toi und t23 usw. am Beginn der
Perioden I, 1I bzw. III usw. Das Feststellorgan 41 weist einen Abschnitt
411 und einen Abschnitt 412
auf, welche einen Vorwärtsanschlag.bzw.
einen Rückwärtsanschlag für das Verbindungsglied 45 bilden, wie nachfolgend zu sehen
sein wird.
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Das treibende Schaltteil 42 und das angetriebene Schaltteil 43 sind
jeweils mit einer Öffnung 421 bzw. 431 versehen.
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Die Öffnung 431 des angetriebenen Schaltteils 43 nimmt die in F i
g. 1 und 2 gezeigte Stellung ein, solange die angetriebene Welle von der treibenden
Welle nicht in Drehung versetzt wird. Diese Stellung wird sowohl als Einschaltstellung
als auch als Ausschaltstellung oder auch als Ein- und Ausschaltstellung bezeichnet,
da-. die Öffnung 431 diese Stellung sowohl dann -:einnimmt, wenn - am Beginn einer
gewählten Periode> der Einschaltvorgang. erfolgt, damit der angetriebenen..Welle
eine Drehung um 360° erteilt wird, als auch dann" wenn der Ausschaltvorgang am Beginn
der Periode erfolgt, welche -auf die Periode folgt, in der :die angetriebene Welle
eine Drehung um 360° ausgeführt hat.
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. Der Verbindungsbolzen 45 ist in der: Öffnung 431 des angetriebenen
Schaltteils 43 so gelagert, daß es in der Längsrichtung in dieser Öffnung gleiten
kann und darin die eine oder die andere von zwei Stellungen einnehmen kann.
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.Der Verbindungsbolzen 45 ist miteiner Ringnut 451 versehen; welche
mit dem ersten Haltemechanismus 70 bzw. mit dem zweiten Haltemechanismus 90 zusammenwirkt,-
je nachdem, ob, sich der. Verbindungsbolzen 45 in der ersten oder in der zweiten
Stellung befindet. Jeder dieser Haltemechanismen 70 und 90 besteht .aus ,einer Kugel
und einer Feder, welche an der Wand der Öffnung 431.. des angetriebenen Schaltteils
angeordnet sind.
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Wie beispielsweise in F i g. 2 gezeigt ist, liegen der Vorwärtsanschlag
411 und .der Rückwärtsanschlag 412
zu beiden Seiten der Stellung, welche
der Verbindungsbolzen 45 einnimmt; wenn sich die Öffnung 431 in ihrer Ein- und Ausschaltstellung
befindet, und wenn sich der Verbindungsbolzen 45 in dieser Öffnung in seiner ersten
Stellung befindet.
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Wenn der Verbindungsbolzen 45 an diesen Anschlägen anliegt; hält es
das angetriebene Organ fest, das sich dann weder in der Vorwärtsrichtung, d. h.
in der durch den Pfeil F in F i g. 2 angezeigten Richtung, noch in der Rückwärtsrichtung;
d. h. entgegengesetzt zu dex durch den Pfeil angezeigten-Richtung drehen kann. -
-Der Steuermechanismus 60- enthält ein Einschaltsteuerglied 61, eine Rückholfeder
62 für das Einschaltsteuerglied, einen Elektromagnet 63, zur Betätigung des
Einschaltsteuerglieds, und eine Schaltung 630 für die Steuerung dieses Elektromagnets.
Diese Steuerschaltung enthält eine elektrische Stromquelle 631, einen Steuerkontakt
632, ein Relais 633 und Nockenkontakte C1, C2 und -C3.
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Wenn das Einschaltsteuerglied 61 vom Elektromagnet 63 angezogen wird,
kann es gegen die Wirkung der Feder 62 eine solche Lage einnehmen, daß das in der
Öffnung 431 des angetriebenen Schaltteils 43 gelagerte Verbindungsbolzen 45 darin
seine zweite Stellung einnimmt, während sich -diese Öffnung in ihrer Einschaltstellung
befindet, wobei der Verbindungsbolzen
45 dann teilweise in der
Öffnung 421 des treibenden Schaltteils 42 steht.
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Der Ausachaltsteuermechanismus 80 enthält ein ' Ausschaltsteuerglied
81, eine Rückholfeder 82 und einen Nocken CO für die Betätigung des
Ausschaltsteuerglieds 81.
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F i g. 3 zeigt die Zeitintervalle, in deren Verlauf die Nockenkontakte
Cl, C2, C3 geschlossen sind, sowie die Zeitintervalle, in deren Verlauf der
Nocken CO das Ausschaltsteuerglied 81 betätigt.
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Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf eine erste Ausführungsform
und hat vor allem den Zweck, den Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung allgemein
und schematisch zu zeigen. In F i g. 4 bis 9 sind verschiedene weitere Ausführungsformen
dargestellt. In diesen Figuren sind die Teile, welche Teilen der zuvor beschriebenen
Vorrichtung entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in G i g. 4 bis 9 dargestellten Vorrichtungen sind so ausgeführt,
daß der angetriebenen Welle im Verlauf einer gewählten Betriebsperiode eine Drehung
um 180° erteilt wird, wobei die treibende Welle in jeder Betriebsperiode eine Drehung
um 180° ausführt.
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Das treibende Schaltteil 42 und das angetriebene Schaltteil 43 dieser
Vorrichtungen sind jeweils mit zwei Öffnungen 421-1 und 421-2 bzw. 431-1 und 431-2
versehen, wobei sich die Lage der einen Öffnung aus der Lage der anderen Öffnung
durch eine Drehung um 180° um die gemeinsame Drehachse der treibenden Welle und
der angetriebenen Welle ableiten läßt.
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Der Verbindungsmechanismus dieser Vorrichtungen enthält zwei Verbindungsbolzen
45-1 und 45-2.
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Das Feststellorgan 41 wird durch ein Teil gebildet, das sich entlang
dem angetriebenen Schaltteil erstreckt und Oberflächenabschnitte 411 und 412 aufweist,
die einen Vorwärtsanschlag bzw. einen Rückwärtsanschlag an der Einschaltstellung
und an der Ausschaltstellung der Öffnungen 431-1 und 431-2 bilden. Jede dieser Stellungen
wird nacheinander von diesen Öffnungen am Ende der aufeinanderfolgenden Drehbewegungen
der angetriebenen Welle erreicht. Die Einschaltstellung und die Ausschaltstellung
sind die Stellungen,in denen sich die Öffnung 431-1 bzw. die Öffnung 431-2 in F
i g. 4 befindet.
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Der Steuermechanismus 60 kann auf irgendeine Weise ausgeführt sein.
F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform dieses Mechanismus mit einem Einschaltsteuerglied
61, einer Betätigungsfeder 64 für das Einschaltsteuerglied, einem Spannocken C31,
einem Verriegelungsglied 65, welches das Einschaltsteuerglied 61 in der gespannten
Stellung halten kann, einem Entriegelungselektromagneten 66, dessen Anker mit dem
Verriegelungsglied 65 verbunden ist, und einer Schaltung 660 für die Steuerung des
Elektromagneten 66. Die Schaltung enthält eine elektrische Stromquelle 661, einen
Steuerkontakt 662 und einen Nockenkontakt C2. Ein drehfest mit der treibenden Welle
oder der angetriebenen Welle verbundenes Organ (siehe z. B. F i g. 7 bis 9) kann
die Rolle des Nockens C31 spielen.
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Der Ausschaltsteuermechanismus kann beispielsweise ausgebildet sein,
wie in F i g. 4 dargestellt ist, mit Federn 80-1 und 80-2, welche den Verbindungsbolzen
45-1 bzw. 45-2 zugeordnet und so angebracht sind, daß sie diese zu
ihrer ersten Stellung hin drücken (F i g. 4), wenn diese sich in ihrer zweiten Stellung
befinden. In F i g. 5 und 6 sind Ausschaltsteuermechanismen dargestellt, welche
mit einer Feder 80 ausgebildet sind, die entweder am treibenden Schaltteil
42 (F i g. 5) oder am Träger 10 (F i g. 6) der Vorrichtung sitzt und
auf die Verbindungsbolzen 45-1 und 45-2 über Zwischenstücke 46-1 bzw. 46-2 einwirkt.
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Ein am Träger 10 der Vorrichtung befestigtes Teil 57 besitzt einen
Flächenabschnitt 70, der die Rolle des ersten Haltemechanismus spielt. Der Flächenabschnitt
90 des Feststellorgans 41 spielt die Rolle des zweiten Haltemechanismus.
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F i g. 7, 8 und 9 zeigen eine fünfte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform
haben das treibende Schaltteil 42 und das angetriebene Schaltteil 43 die Form von
Scheiben, die mit Öffnungen versehen sind, in welchen die Verbindungsbolzen parallel
zur Drehachse gleiten können.
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Die in F i g. 7 bis 9 dargestellte Vorrichtung entspricht einer Abwandlung
der Vorrichtung von F i g. 5. Sie enthält ein Einschaltsteuerglied 61, das um eine
Achse 611 schwenkbar ist, die im wesentlichen radial gerichtet ist. Die Spannocke
des Einschaltsteuermechanismus dieser Vorrichtung wird durch Zapfen C31-1 und C31-2
gebildet, die am angetriebenen Schaltteil 43 befestigt sind.
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Damit einer angetriebenen Welle eine Drehung um einen vorgegebenen
Winkel des Wertes 2n/n erteilt wird, enthalten die zuvor beschriebenen Vorrichtungen
eine treibende Welle, der eine periodisch unterbrochene Drehbewegung erteilt wird
und die in jeder Periode eine Drehung um den Winkel 2n(n ausführt, sowie eine Vorrichtung,
welche es ermöglicht, die angetriebene Welle für die Dauer einer einzigen Periode
mit der treibenden Welle zu verbinden.
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Eine nach der vorstehenden Beschreibung ausgeführte Vorrichtung kann
eine treibende Welle enthalten, die in jeder Periode eine Drehung um einen Winkel
ausführt, der gleich einem Bruchteil llk des vorgegebenen Winkels 2n/n ist, so daß
zur Erzielung einer Drehbewegung um diesen vorgegebenen Winkel die angetriebene
Welle mit der treibenden Welle während k Perioden verbunden sein muß. Damit bei
einer Vorrichtung dieser Art die angetriebene Welle die Drehung um den vorgegebenen
Winkel von jeder beliebigen gewählten Periode an ausführen kann, ist es erforderlich,
daß das treibende Schaltteil insgesamt k # n öf nungen 421 enthält
und daß das angetriebene Schaltteil insgesamt n Öffnungen 431 enthält. Durch eine
entsprechende Abänderung der Steuervorrichtung ist es möglich, die angetriebene
Welle mit der treibenden Welle während k aufeinanderfolgenden Perioden von jeder
beliebigen gewählten Periode an zu verbinden.