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Ein- und auskuppelbarer Antriebsmechanismus für eine Karteneingabevorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf einen ein- und auskuppelbaren Antriebsmechanismus
für eine Karteneingabevorrichtung mit einem ein Kartenmesser tragenden Schlittenblock,
der über eine vom Antriebssystem der Maschine betätigte Antriebsstange prallel zu
den aus einem Magazin zu entnehmenden Karten hin und her bewegt wird.
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Bei einem bekannten Antriebsmechanismus dieser Art ist der Schlittenblock
dauernd mit der Antriebsstange verbunden, so daß er eine ununterbrochene Hin- und
Herbewegung ausführt. Zur Steuerung der Kartenentnahme wird der Schlittenblock entweder
im Abstand unterhalb der untersten Karte bewegt oder derart an den Kartenstapel
angelegt, daß er bei jedem Hub die unterste Karte mitnimmt. Diese Lösung hat den
Nachteil, daß der Kartenstapel nicht dauernd auf dem Schlittenblock aufliegt. Es
müssen daher besondere Kartenhater vorgesehen werden, die bei zurückgezogenem Schlittenblock
an den Kartenstapel an# gelegt werden, um die Karten zurückzuhalten. Der ganze Mechanismus
ist somit ziemlich kompliziert, und das Ein- und Auskuppeln erfordert jeweils die
Verstellung einer beträchtlichen Zahl von bewegten Teilen, was im Widerspruch zu
der Forderung eines schnellen und sicheren Betriebs steht.
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Es ist andererseits bekannt, bei einem Antriebsmechanismus für eine
Karteneingabevorrichtung eine steuerbare Kupplung vorzusehen, welche das Kartenentnahmeorgan
wahlweise mit einem ständig laufenden Antriebsorgan kuppelt. Dies bietet kein Problem
bei rotierenden Kartenentnahmeorganen, beispielsweise Gummirollen, weil in diesem
Fall nur eine Drehkupplung zwischen rotierenden Teilen erforderlich ist. Solche
rotierenden Entnahmeorgane sind aber für Karteneingabevorrichtungen ungeeignet,
bei denen es auf eine sehr schnelle und dennoch exakte Entnahme der Karten ankommt,
weil sie die Karten nur durch Reibung mitnehmen.
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Die Verwendung von steuerbaren Drehkupplungen wäre zwar auch bei Karteneingabevorrichtungen
mit hin- und hergehendem Schlittenblock der eingangs angegebenen Art möglich, weil
auch hierbei an irgendeiner Stelle von einem rotierenden auf einen hin- und hergehenden
Antrieb übergegangen wird; sie ergäbe aber den Nachteil, daß bei jedem Ein- und
Auskuppeln sämtliche hin- und hergehenden Antriebsteile, insbesondere auch die schwere
Antriebsstange, beschleunigt bzw. stillgesetzt werden müßten. Damit ließe sich nur
eine verhältnismäßig geringe -Arbeitsgeschwindigkeit erzielen.
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Das Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines ein- und auskuppelbaren
Antriebsmechanismus für eine Karteneingabevorrichtung mit einem hin- und hergehenden
Schlittenblock ' bei welchem die Karten ständig auf dem Schlittenblock aufliegen
können und dennoch die bei jedem Ein- und Auskuppeln zu beschleunigenden Massen
verhältnismäßig gering sind.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Schlittenblock
am einen Ende eine Querachse aufweist, daß zwei Hebel zu beiden Seiten des Schlittenblocks
auf dieser Achse schwenkbar gelagert und durch eine Feder in einer Drehrichtung
vorgespannt sind, daß jeder Hebel einen ersten Arm hat, der in einem Klinkenzahn
endet, und einen im wesentlichen vertikalen zweiten Arm, der in einer Anschlagfläche
endet, daß zwei Kurbelarme zu beiden Seiten des Schlittenblocks angeordnet und miteinander
durch einen Zapfen verbunden sind, der im oberen Ab-
schnitt des Schlittenblocks
drehbar gelagert ist, daß die unteren Enden der Kurbelarme auf den an beiden Seiten
hervorstehenden Enden einer an der Antriebsstange angebrachten Kreuzkopfachse gelagert
sind, und daß die hervorstehenden Enden der Kreuzkopfachse so geformt sind, daß
sie von den Klinkenzähnen der Hebel erfaßbar sind und der Schlittenblock damit der
Hin- und Herbewegung der Antriebsstange folgt.
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Bei dem nach der Erfindung ausgeführten Antriebsmechanismus erfolgt
das Ein- und Auskuppeln zwischen dem Schlittenblock und der Antriebsstange,
so
daß jeweils nur der Schlittenblock beschleunigt bzw. stillgesetzt werden muß, während
die Antriebsstange ihre Hin- und Herbewegung ununterbrochen ausführt. Das Kuppeln
erfolgt auf sehr einfache Weise mit sehr wenig bewegten Teilen. Wenn die Klinkenzähne
der Hebel in die Kreuzkopfachse eingreifen, sind die Kurbelarme und der Schlittenblock
zu einer starren Einheit verbunden, an der die Antriebsstange mittels der Kreuzkopfachse
angelenkt ist. Wenn dagegen die Klinkenzähne die Kreuzkopfachse freigeben, verschwenkt
die Antriebsstange einfach die Kurbelanne um ihren Lagerzapfen, ohne daß diese Bewegung
auf den Schlittenblock -übertragen wird. Das Ein- und Auskuppeln beschränkt sich
also auf eine geringfügige Verstellung der die Klinkenzähne tragenden Hebel.
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Die mit dem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus ausgestattete Karteneingabevorrichtung
ist daher sehr einfach und betriebssicher, und sie ermöglicht eine große Arbeitsgeschwindigkeit
bei einem verhältnismäßig großen Hub des Schlittenblocks.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält der
Antriebsmechanismus Anschlageinrichtungen, welche wahlweise die eine oder die andere
von zwei Stellungen einnehmen und so angeordnet sind, daß sie in einer Ruhestellung
in Berührung mit den Anschlagflächen der vertikalen Hebelarme kommen, wenn der Schlittenblock
am Ende seines Hubes anschlägt, und die Hebel gegen die Wirkung der Federn derart
verdrehen, daß ihre Klinkenzähne die Kreuzkopfachse freigeben.
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Diese Ausführungsform. ermöglicht ein besonders einfaches Ein- und
Auskuppeln des Antriebsmechanismus, wobei die Energie zum Ausheben der Klinkenzähne
von der Antriebsstange geliefert wird, wenn der Schlittenblock am Ende seines Hubes
die Anschlagflächen gegen die Anschlageinrichtungen stößt. Außerdem ergibt sie den
Vorteil, daß das Ein- und Auskuppeln am Ende des Hubes erfolgt, wo die Geschwindigkeit
der bewegten Teile zu Null wird, so daß das Kuppeln stoßfrei erfolgt.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen veranschaulichten
Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht des
Antriebsmechanis-Mus, F i g. 2 eine Stirnansicht des Antriebsmechanismus,
F i g. 3 und 4 zwei Teilansichten der Kupplungsorgane bei zwei verschiedenen
Stellungen der Verriegelungshebel, F i g. 5 eine Schnittansicht nach der
Linie 1-1 von Fig. 1,
F i g. 6 einen Schnitt durch die Achse
der Kurbelarme, F i g# 7 eine Schnittansicht des Schlittens nach der Linie
2-2 von F i g. 1 und F i g. 8 und 9 zwei genauere Teilansichten
der Klinken zur Verriegelung des Schlittens.
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Die Zeichnungen zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer Lochkartensortiermaschine.
In F i g. 1 ist bei 10 A, 10 B eine Grundplatte dargestellt,
die den Boden des Kartenzuführungsmagazins bildet, aus dem die Karten einzeln der
Reihe nach in Richtung zu den Antriebsrollen 11, 12 entnommen werden sollen.
Der Pfeil 13 zeigt die Vorschubrichtung der Karten, die als Vorwärtsrichtung
bezeichnet wird. Der Entnahmeschlitten 14 besteht aus einer dünnen Platte
15, die sich zwischen dem Kartenstapel und der Grundplatte befindet, der
Klinge 16 und dem Schlittenblock 17. Die Platte 15 kann beispielsweise
auf den Schlittenblock 17 aufgeschraubt sein. Dieser enthält ein axiales
Loch, durch das eine zylindrische Achse 18 geführt ist, deren Enden in den
Flanschen 10 A, 10 B der Grundplatte befestigt sind, die einen Teil
des Maschinengestells bildet. F i g. 2 zeigt das Profil des Schlittenblocks
17, wobei die Platte 15
nicht dargestellt ist. Der Schlittenblock enthält
einen oberen Mittelteil, dessen Dicke etwas größer als der Durchmesser der Achse
18 ist, und einen vorderen und einen hinteren Ansatz, wobei der vordere Ansatz
19 zwei parallele ebene Flächen hat. Zwei Schenkel 20 des Schlittenblocks
(F i g. 2 und 6) sind ferner in einer entsprechenden öffnung geführt,
die in der Grundplatte angebracht ist.
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Das Antriebsorgan, das sich beün Betrieb der Maschine ständig in einer
Hin- und Herbewegung befindet, wird durch die Pleuelstange 21 gebildet. Es wird
angenommen, daß der Kopf der Pleuelstange 21 mit irgendeinem geeigneten Antriebsorgan
gekuppelt ist, d. h. mit einer Exzenterwelle oder Kurbelwelle, die in an
sich bekannter Weise durch das Hauptantriebssystem der Maschine in Bewegung versetzt
werden kann. Da diese zuletzt genannten Teile von herkömmlicher Art sind und keinen
Teil der Erfindung bilden, sind sie nicht dargestellt.
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Zwei Kurbelarme 22 bewirken die Verbindung zwischen dem Schlittenblock
17 und der Pleuelstange 21. F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch die
Achse der Kurbelanne und den Kreuzkopf. Die Achse 23 ist drehbar in einem
Ring 24 aus einem selbstschmierenden Material gelagert, der in den Schlittenblock
17
eingesetzt ist. Die Achse 23 besitzt zwei Abstufungen, so daß die
Enden mit kleinerem Durchmesser in das obere Loch jedes Kurbelarms eingreifen. Die
aus den beiden Kurbelarinen 22 und der Achse 23 bestehende Anordnung bildet
nach dem Verstiften mit zwei Stiften 25 eine Einheit. Auf der Achse
23 ist die Länge zwischen den beiden Abstufungen geringfügig größer als die
Dicke des Schlittenblocks an dieser Stelle, so daß ein gewisses Spiel besteht, das
die Schwenkbewegung der Kurbelarme mit der Achse 23 erlaubt. Ein Ring
26 aus selbstschmierendem Material ist in das untere Loch jedes Kurbelarms
22 eingesetzt. Diese Ringe nehmen die Enden der Achse 27 auf, welche in dem
Kreuzkopf der Pleuelstange 21 durch die Schraube 28 festgelegt ist. Zwei
Beilagscheiben 29 gewährleisten die richtige Lage des Kreuzkopfes zwischen
den beiden Kurbelarmen.
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F i g. 1, 3 und 7, von denen die zuletzt genannte eine
Schnittansicht nach der Linie 2-2 von F i g. 1
zeigt, lassen erkennen, daß
auf jeder Seite des Ansatzes 19 des Schlittenblocks 17 ein Hebel
30 um eine durch den Ansatz 19 geführte Achse 31 schwenkbar
ist. Jeder Hebel 30 besitzt einen Arm 32, der in einem ersten Klinkenzahn
33 und in einem zweiten Klinkenzahn 34 endet. Ferner weist jeder Hebel
30 einen zweiten Arm 35 auf, der (vgl. F i g. 1) normalerweise
vertikal steht und in einer vorspringenden Anschlagfläche 36 endet. Aus F
i g. 7 ist zu erkennen, daß eine Ringnut von geringer Tiefe an jedem Ende
der Achse 31 zur Aufnahme einer Stahldrahtfeder 37 angebracht ist.
Vier Beilagscheiben 38 gewährleisten die Führung der Hebel 30. Jede
Feder 37 ist an ihrem unteren Ende so umgebogen, daß sie sich am unteren
Teil des Arms 35 des Hebels 30 abstützt. Ihr anderes Ende liegt an
einem Stift 39 an, der ün Ansatz 19 des
Schlittenblocks
befestigt ist. Die Feder 37 ist im entspannten Zustand so geformt, daß sie
den Hebel 30
im Uhrzeigersinn zu drehen sucht.
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F i g. 1 und 6 lassen erkennen, daß die über die Außenseiten
der Kurbelarme 22 hervorstehenden Enden der Achse 27 so bearbeitet sind,
daß sie Auflageflächen für die Arme 32 der Hebel 30 bilden. Im wesentlichen
die Hälfte des Zylinders ist entfernt, so daß im normalen Betrieb die ersten Klinkenzähne
33
der Hebel 30 fest in die Klinken eingreifen, welche von den stehengebliebenen
Teilen der Enden der Achse 27 gebildet werden. F i g. 1 zeigt den
Mechanismus in dem Zustand, in welchem der Kreuzkopf und der Schlitten normal miteinander
gekuppelt sind und sich am hinteren Ende des Hubes befinden.
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Damit der Schlittenblock 17 die gleiche geradlinige Bewegung
wie der Kreuzkopf 21 ausführt, erscheint ein fester Anschlag zwischen dem Ansatz
19 und den Kurbelarmen 22 erforderlich, damit sich die Winkelstellung der
Kurbelarme während der schnellen Hin-und Herbewegung der Anordnung nicht verändert.
Es ist auch tatsächlich ein elastischer Anschlag in Form eines zylindrischen Puffers
40 aus verhältnismäßig hartem Gummi vorgesehen. Dieser ist in ein Loch eingesetzt,
das in den Ansatz 19 gebohrt ist. Aus F i g. 1, 3 und 7 ist
zu erkennen, daß zwei Ecken des Ansatzes 19 durch Abfräsen entfernt sind
und daß ferner zwei Ausnehmungen 41 die Verformung der Enden des Puffers 40 ermöglichen,
wenn sie von den Seitenflächen der Kurbelarme 22 zusammengedrückt werden, wie in
F i g. 1 und 7 erkennbar ist.
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F i g. 1, 2 und 5 lassen die Einrichtungen erkennen,
die das automatische Einkuppeln und Auskuppeln zwischen der Pleuelstange 21 und
dem Schlittenblock 17 ermöglichen. Zwei symmetrische Träger 42 sind unterhalb
des vorderen Teils 10 A der Grundplatte durch Schrauben 43 befestigt. Am
unteren Teil der Träger 42 ist ein Tauchankermagnet 44 mit vier Schrauben 45 befestigt.
Jeder Träger 42 besitzt eine nach innen gerichtete Rippe 46 (vgl. F i
g. 8). In Berührung mit diesen Rippen und geführt zwischen den Trägern 42
befindet sich ein Gleitstück 47, das beispielsweise durch eine Nylonplatte gebildet
wird. Dieses Gleitstück 47 ist durch einen Stift 49 fest mit dem Tauchanker 48 verbunden.
Das Gleitstück 47 trägt zwei Anschlagnasen 50. Diese haben den gleichen Abstand
wie die Anschlagflächen 36 der beiden Hebel 30. Die Anschlagnasen
50 sind an dem Gleitstück 47 so angebracht, daß sie sich unterhalb der Anschlagflächen
36 der Hebel 30 befinden, wenn das Gleitstück seine unterste Stellung
einnimmt (F i g. 1
und 2), während sie sich auf der gleichen Höhe wie diese
Anschlagflächen 36 befinden, wenn sich das Gleitstück in seiner oberen Stellung
befindet (F i g. 5).
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Jede der Zugfedern 51 ist mit einem Ende an einem Stift
52 angehängt, der an die Rippe 46 eines Trägers 42 angenietet ist. Das andere
Ende der Feder 51 ist an einem am Gleitstück 47 angenieteten Stift
53 angehängt. Zwei im Gleitstück 47 angebrachte Langlöcher 54 ermöglichen
dessen vertikale Verstellung. Wenn der Tauchankermagnet 44 nicht erregt ist, wird
das Gleitstück 47 durch die Wirkung der Federn 51
in seine obere Stellung
angehoben, wie in F i g. 5 gezeigt ist.
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F i g. 8 und 9 zeigen die Einrichtungen, welche dazu
dienen, den Schlittenblock 17 in seiner äußersten vorderen Stellung festzuhalten.
Eine Gegenklinke 55
mit einem Zahn 56 ist durch eine Schraube
57 in einer Ausnehmung befestigt, die in den unteren vorderen Teil des Ansatzes
19 des Schlittenblocks 17
eingefräst ist. Eine Blattfederklinke
58 ist durch zwei Schrauben 59 an dem Bügel 60 befestigt. Der
Bügel 60 ist seinerseits durch zwei Schrauben 61 an den abgewinkelten
Tatzen der beiden Träger 42 befestigt (vgl. auch F i g. 5). Die Klinke
58 besitzt einen Klinkenzahn 62. Eine Biegung 63 ist in der
Blattfeder der Klinke 58 in der Weise vorgesehen, daß der höchste Punkt dieser
Biegung sich nahezu in einer Linie mit der Mittelebene des Gleitstückes 47 befindet.
In F i g. 9 ist das Gleitstück wie auch in F i g. 5 in einer oberen
Stellung dargestellt. Die beiden Vorsprünge 64 des Gleitstückes 47 sind dann von
der Biegung 63 der Klinke 58 entfernt. Der Klinkenzahn 62 befindet
sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Gegenklinke 55. Wenn sich
der Schlittenblock 17 am Ende seines Vorwärtshubes in der Zeichnung nach
links verschiebt, kommen die Schrägflächen der Klinkenzähne 56 und
62 miteinander in Berührung, die Klinke 58 bewegt sich nach unten,
und gerade am Ende des Schlittenhubes kommen die Klinkenzähne 56 und
62 zum Eingriff, wodurch verhindert wird, daß sich der Schlitten nach rückwärts
in Bewegung setzt.
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Wenn sich dagegen das Gleitstück 47 in seiner unteren Stellung befindet,
halten die Ansätze 64 die Klinke 58 in einer unteren Stellung, Der Klinkenzahn
62 befindet sich dann (F i g. 1) unterhalb der Höhe des Klinkenzahns
56, so daß der Schlittenblock 17
nicht festgehalten werden kann, wenn
er am Ende seines Vorwärtshubes ankommt.
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Die Teilansicht von F i g. 3 entspricht dem Fall, daß der Schlittenblock
in seiner äußersten vorderen Stellung festgehalten wird. Es ist folgendes zu erkennen-
Wenn die Anschlagflächen 36 der Hebel 30
am Ende eines Vorwärtshubes
an den Anschlagnasen 50 angeschlagen sind, haben sich die Hebel
30 entgegen dem Uhrzeigersinn derart gedreht, daß die Klinkenzähne
33 aus der von den Enden der Achse 27 des Kreuzkopfes gebildeten Klinke
ausgetreten sind. Da der Schlittenblock festgehalten wird, bleiben die Hebel
30 in der in F i g. 3 gezeigten Stellung, in welcher sich die Enden
der Arme 32 oberhalb der Bewegungsbahn der Achse 27 befinden. Da die
Pleuelstange 21 weiter ihre Hin- und Herbewegung ausführt, wird den Kurbelarmen
22 eine Schwenkbewegung um den Mittelpunkt der Achse 23 erteilt; die kreisbogenförmige
Bewegungsbahn der Achse 27
ist bei 65 dargestellt. Dieser Zustand bleibt
so lange bestehen, wie das Gleitstück 47 in seiner oberen Stellung bleibt,
d. h. so lange, wie der Tauchankermagnet 44 nicht erregt wird.
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Das Einkuppeln des Schlittens 17 mit der Pleuelstange 21 wird
dadurch ausgelöst, daß die Wicklung des Tauchankermagnets 44 in an sich bekannter
Weise mit einem Gleichstrom erregt wird, und zwar vorzugsweise in einem Zeitpunkt
des Maschinenzyklus, in welchem sich die Kurbelwelle nahezu am hinteren Totpunkt
ihres Hubes befindet. Das Gleitstück 47 wird dadurch in seine zweite Stellung gebracht,
in welcher es nach unten gezogen wird. In erster Linie wird die Klinke
58 der Blattfeder nach unten gezogen, was bewirkt, daß der Eingriff zwischen
den Klinkenzähnen 62 und 56 gelöst wird. In zweiter Linie werden die
Anschlagnasen 50 unter die Höhe der Anschlagflächen 36 der Hebel
30 verschoben. Bei der Vorwärtsschwenkbewegung der Achse 27 kommt
diese
in Berührung mit den Schrägflächen der Enden der Hebelarme 32; diese werden
angehoben, und dann erfassen die zweiten Klinkenzähne 34 den rechten Rand der Enden
der Achse 27. Dieser Zustand ist in F i g. 4 erkennbar und entspricht
genau dem Zeitpunkt, in welchem die Pleuelstange 21 einen neuen Rückwärtshub beginnt.
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In diesem Augenblick ist der Gummipuffer 40 durch die Seitenflächen
der Kurbelarme 22 gering-fügig zusammengedrückt. Dies genügt, um den Schlittenblock
17 fest mit der Pleuelstange 21 zu verbinden, so daß der Schlittenblock in
einem ersten Rückwärtshub angetrieben wird, bei welchem die Hebel 30 in der
dargestellten Stellung bleiben. Wenn jedoch der Kreuzkopf am Ende seines Rückwärtshubes
ankommt, bleibt er für einen Augenblick stehen. Der Schlitten versucht seinen Rückwärtshub
auf Grund seiner kinetischen Energie fortzusetzen. Dabei wird der Gummipuffer 40
nun durch die Seitenflächen der Kurbelarme 22 vollständig zusammengedrückt. Die
Bewegung des Schlittens relativ zu dem Kreuzkopf läßt eine weitere Bewegung der
Hebel 30 in Richtung des Uhrzeigersinns zu, so daß die ersten Klinkenzähne
33 der Hebel 30 mit dem rechten Rand der Enden der Achse
27 zum Eingriff kommen. Das Einkuppeln des Schlittens ist dadurch vollständig
beendet.
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Es ist zu bemerken, daß die zweiten Klinkenzähne 34 an den Hebelarmen
32 nur deshalb vorgesehen sind, weil keine Maßnahmen getroffen sind, mit
denen eine geringfügige Vorwärtsbewegung des Schlittenblocks 17 verhindert
wird, wenn die Achse 27 die Enden der Hebelanne 32 im Augenblick des
Einkuppelns anhebt. Wenn ein fester Anschlag vorgesehen würde, der in diesem Augenblick
verhindert, daß der Schlittenblock über seinen vorderen Totpunkt hinausläuft, könnten
offensichtlich die zweiten Klinkenzähne 34 an den Hebeln entfallen, da die ersten
Klinkenzähne 33 dann ausreichend wären, um das endgültige Einkuppeln des
Schlittenblocks mit der Pleuelstange zu gewährleisten.
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In dem Maße, wie es erwünscht ist, die Trägheitskräfte, der umfangreichsten
bewegten Teile zu begrenzen, ist es vorteilhaft, die Pleuelstange 21, die Kurbelarme
22 und den Schlittenblock 17 aus einem Leichtmetall, beispielsweise einer
Aluminiumlegierung, herzustellen.
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Wie festgestellt werden konnte, fällt bei dem in den Zeichnungen dargestellten
Antriebsmechanismus die Haltestellung des Klinkenschlittens 14 mit dem vorderen
Totpunkt zusammen, d. h., daß sie der Trennschlitzseite des Kartenmagazins
entspricht. Der Antriebsmechanismus kann ohne weiteres so abgeändert werden, daß
die Haltestellung des Klinkenschlittens mit dem hinteren Totpunkt der Hin- und Herbewegung
zusammenfällt, und zwar unter Verwendung der zuvor beschriebenen Teile. Es würde
beispielsweise genügen, den Schlittenblock 17 so umzukehren, daß die rechte
Seite gegen die linke Seite vertauscht wird, und die Träger 42, den Elektromagnet
44 und das Gleitstück 47 im Bereich des hinteren Teils 10 B der Grundplatte
des Kartenmagazins anzubringen.