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Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zum rockfreien Umschalten
einer Drehbewegung von zwei antreibenden Wellen auf ein getriebenes Element unter
Verwendung von zwei wahlweise in Eingriff zu bringenden Koppelelementen.
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Mit einem solchen Getriebe ist es möglich, auf das getriebene Element
eine gleichförmige Drehbewegung und nach Umschaltung eine ungleichförmige Drehbewegung,
z. B. eine Schrittvorschubbewegung, zu übertragen. Solche Getriebe können besonders
zum Transport Blatt- oder streifenförmiger Aufzeichnungsträger während eines Druck-
oder Stanzvorganges Verwendung finden.
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Es ist bereits eine große Zahl mehr oder weniger befriedigend arbeitender
Schrittvorschubgetriebe bekanntgeworden, die jedoch in der Regel nur einen Schrittvorschub
um stets gleiche Schritte und mit stets gleicher Vorschubgeschwindigkeit erlauben.
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Es sind auch bereits schaltbare Schrittvorschubgetriebe bekanntgeworden,
die es gestatten, bei weiterlaufendem Antrieb Vorschubschritte während einer beliebigen
Zahl von Arbeitsspielen ausfallen zu lassen. Ein solches Getriebe verwendet ein
mit einem Planetengetriebe in der Weise gekuppeltes Kurbelgetriebe, daß die Planetenränder
mit Kurbeln verbunden sind, deren Kurbelzapfen in Radialschlitze einer zu der Antriebswelle
des Planetengetriebes koaxialen, gleichsam eine Kurbelschwinge bildenden Scheibe
eingreifen, um diese mit ungleichförmiger Geschwindigkeit zu drehen. Mit dieser
Scheibe kann eine weitere koaxial angeordnete und mit der Antriebswelle verbundene
Scheibe durch elektromagnetisch ausgelöste Axialverschiebung wahlweise formschlüssig
in Eingriff gebracht werden, wobei der Koppelzeitpunkt in Abhängigkeit von der Getriebestellung
durch Nockenschalter bestimmt wird. Die mit der Abtriebswelle verbundene Scheibe
rastet dabei im ausgekoppelten Zustand in bestimmten Winkelstellungen ein.
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Durch ein solches Getriebe wird eine wahlweise Mitnahme aus bestimmten
Positionen dadurch erreicht, daß die Kupplung in diesen Positionen zu Zeitpunkten
erfolgt, in denen die Winkelgeschwindigkeit der durch den Kurbeltrieb bewegten Scheibe
den Wert Null hat. Dadurch setzt der Bewegungsvorgang weich ein.
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In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, beispielsweise zum Bedrucken
von Formularen an nur wenigen dazu bestimmten Stellen oder auch zum Stanzen von
Lochkarten in nur wenigen bestimmten Positionen, den Schrittvorschub für die dazwischenliegenden
Teile der Aufzeichnungsträger, an denen keinerlei Bearbeitung vorzunehmen ist, durch
einen Schnellvorschub, insbesondere einen solchen gleichförmiger Geschwindigkeit,
zu ersetzen. Dazu erscheint es nahehegend, die beiden verschiedenartigen Vorschubbewegungen
durch an sich unabhängige Getriebe erzeugen zu lassen, die wahlweise über Koppelelemente,
z. B. Kupplungen, in Funktion treten. Die von den unabhängigen Getrieben erzeugten
Bewegungen müssen dann wahlweise über Koppelelemente auf das getriebene Element
übertragen werden. Die Umschaltung zwischen den beiden Bewegungen muß rockfrei erfolgen.
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Es ist bereits ein Getriebe vorgeschlagen worden, i bei dem eine ständig
umlaufende Welle rockfrei und schlupffrei an eine getriebene Welle zu- oder abgeschaltet
wird. Dazu wird die Drehbewegung der Antriebswelle über ein Malteserkreuzpaar in
periodische, gegeneinander phasenverschobene Drehbewegungen zerlegt. Diese Drehbewegungen
werden über ein Getriebe zu einer resultierenden Antriebs-Drehbewegung zusammengesetzt,
wobei die Malteserkreuze in Ruhelage über Rastscheiben durch Rasthebel gegen Drehen
gesichert sind. Zum Antrieb der getriebenen Welle greifen in die Kulissen der Malteserkreuze
ein- und ausschaltbare Mitnehmerbolzen einer mit der Antriebswelle umlaufenden Scheibe
ein. Diese Mitnehmerbolzen betätigen dann auch die Rasthebel. Dieses Getriebe kann
durch eine weitere ständig umlaufende Welle, die entgegengesetzt zu der ersten Antriebswelle
läuft, erweitert werden. Die Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf
die getriebene Welle erfolgt ebenfalls auf die beschriebene Weise. Es ist dann möglich,
die getriebene Welle wahlweise in der einen oder in der dazu entgegengesetzten Drehrichtung
zu bewegen.
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Indessen ist es nicht möglich, mit den geschilderten Getrieben das
getriebene Element wahlweise mit einer ungleichförmigen oder einer gleichförmigen
Drehbewegung anzutreiben, wobei die überführung der einen Bewegungsart in die andere
rockfrei erfolgen soll. Dies ist aber notwendig, wenn bei einem Aufzeichnungsträger
die Schnellvorschubbewegung an einer bestimmten Stelle des Aufzeichnungsträgers
in eine Schrittvorschubbewegung übergeleitet werden soll, da letztere ja in der
Regel in Übereinstimmung mit für den Bearbeitungsvorgang auf den Aufzeichnungsträger
vorgegebenen Positionen erfolgen muß.
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Da eine unkontrollierte Abbremsung nach dem Schnellvorschubvorgang
nicht zum Anhalten in einer bestimmten Position führen würde, andererseits aber
ein hartes Anhalten, etwa mittels Anschlägen, aus Gründen der Abnutzung von Maschine
und Aufzeichnungsträger sowie wegen Geräuschbelästigung ausscheidet, geht die Erfindung
von der Aufgabe aus, einen Weg zu finden, um eine kontinuierlich erfolgende Vorschubbewegung
rockfrei und präzise zu einem mit dem Maschinenspiel zusammenhängenden Zeitpunkt
in eine ungleichförmige Bewegung, z. B. eine Schrittvorschubbewegung, überzuführen,
und umgekehrt. Dies soll erfindungsgemäß insbesondere ohne vorheriges Anhalten bewirkt
werden, so daß die letzte Phase der gleichförmigen Vorschubbewegung stetig in eine
Bewegungsphase der ungleichförmigen Bewegung übergeht. Dazu wird auch in der erfindungsgemäßen
Einrichtung ein Getriebe mit periodisch ungleichförmiger übersetzung, beispielsweise
ein Kurbelbetrieb, verwendet.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß zum
wahlweisen Erzeugen einer ungleichförmigen oder einer gleichförmigen Drehbewegung
des getriebenen Elementes die zugeordneten Koppelelemente so angeordnet sind, daß
sie über einen diskontinuierlichen Zwischentrieb bzw. über einen kontinuierlichen
Zwischentrieb mit einem gemeinsamen kontinuierlichen Antrieb verbunden sind, wobei
der Umschaltzeitpunkt in Abhängigkeit von der Winkellage der Antriebsstelle erfolgt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der diskontinuierliche Zwischentrieb aus einem Kurbeltrieb
mit umlaufender Kurbel besteht, dessen antriebsseitiges Teil eine mit dem zugeordneten
Koppelelement verbundene Kurbelschwinge ist, wenn weiter die abtriebsseitigen Teile
beider Koppelelemente miteinander
in Antriebsverbindung stehen,
wenn ferner ein Rastgesperre in dem auf das diskontinuierlich angetriebene Koppelelement
abtriebsseitig folgende Teil vorgesehen ist, durch welches der Abtrieb während jeweils
einer Halbperiode der dem Koppelelement zugeführten Drehschwingungen festgehalten
wird, und eine steuerbare Magnetbremse in dem auf die Koppelelemente abtriebsseitig
folgenden Getriebeteil und wenn schließlich Steuermittel in Form einer an sich bekannten
rotierenden und mit mindestens einer Marke versehenen Taktscheibe, die mit dem angetriebenen
Teil des Getriebes starr gekoppelt ist, angeordnet sind.
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In dem erfindungsgemäßen Getriebe wird also von einem gemeinsamen
und gleichförmig umlaufenden Antrieb eine ungleichförmige Drehbewegung, insbesondere
eine Drehschwingung und eine gleichförmige Drehbewegung abgeleitet. Beide stehen
bezüglich der Drehzahl bzw. der Arbeitsfrequenz in einem bestimmten Verhältnis.
Beide Bewegungen werden getrennten Kupplungen zugeführt, die wahlweise den Abtrieb,
beispielsweise Treibrollen der üblichen Art zur Beförderung band- oder streifenförmiger
Aufzeichnungsträger, an die ungleichförmige oder die gleichförmige Bewegung ankuppeln.
Die Umschaltung erfolgt dabei zu einem Zeitpunkt, in dem die am Abtrieb hervorgerufene
Winkelgeschwindigkeit aus beiden Drehbewegungen, also aus der gleichförmigen und
der ungleichförmigen, momentan den gleichen Wert hat. Dazu dienen Steuermittel,
welche die Umschaltung in Abhängigkeit von der betreffenden Getriebestellung auslösen,
bei der diese Bedingung erfüllt ist.
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Insbesondere wenn die in dem erfindungsgemäßen Getriebe hervorgerufene
ungleichförmige Bewegung eine Drehschwingung ist, aber auch stets dann, wenn es
sich um eine ungleichförmige Drehbewegung mit stets gleichem Drehsinn handelt, ist
ausgangsseitig ein Rastgesperre angebracht, welches das präzise Anhalten des Abtriebes
in bestimmten Positionen sicherstellt bzw. eine Rückwärtsbewegung des Abtriebes
während jeweils einer Halbperiode der Drehschwingungen verhindert.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
und der sich darauf beziehenden Figuren näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die wesentlichen Teile einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Getriebes in einer perspektivischen Darstellung; F i g. 2 gibt ein Weg-Zeit-Diagramm
eines solchen Getriebes wieder.
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In F i g. 1 bedeutet 1 eine gleichförmig angetriebene Antriebswelle,
mit der ein Riemenrad 2 verbunden ist. Von dem Rad 2 erfahren die Riemenräder 3
und 4 ihren Antrieb über einen Zahnriemen 5. Die Riemenräder 3 und 4 sitzen auf
Wellen 6 bzw. 7, die, wie auch die übrigen Wellen des Getriebes, beispielsweise
mittels Wälzlagern, in fest zugeordneten Platinen gelagert sind, welche in der Figur
der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden. Die Welle 6 endigt in einer Kurbel
8, die auch als Exzenter ausgebildet sein kann. Mit der Kurbel 8 ist das Koppelglied
9 und mit diesem wiederum die Kurbelschwinge 10 gelenkig verbunden, die auf einer
weiteren Welle 11 fest angeordnet ist. Die Welle 6, die Kurbel 8, das Koppelglied
9, die Kurbelschwinge 1.0 und die Welle 11 werden als diskontinuierlicher Zwischentrieb,
die Welle 7 als kontinuierlicher Zwischentrieb bezeichnet. Die Wellen 11 und 7 tragen
an ihrem anderen Ende jeweils ein Koppelelement, im Ausführungsbeispiel je eine
Magnetkupplung 12 bzw. 13, die in der üblichen Art als elektromagnetisch betätigbare
Reibungskupplung ausgebildet ist. Die Antriebswellen der Magnetkupplungen 12 und
13 sind mit 14 bzw. 15 bezeichnet. Welle 15 trägt außerdem eine Magnetbremse 16,
die ebenso wie die Magnetkupplungen 12 und 13 aufgebaut ist, deren einer Teil jedoch
beispielsweise an einer der Lagerplatinen festgelegt ist. Diese Magnetbremse dient
zur Festlegung des Antriebes, wenn beide Kupplungen 12 und 13 außer Eingriff sind.
Welle 14 trägt ein Klinkenrad 17, in dessen Zähne eine Klinke 18 in Form einer Blattfeder
einfällt, deren anderes Ende ebenfalls, beispielsweise an einer der Platinen, starr
befestigt ist.
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Weiterhin tragen die beiden Wellen 14 und 15 über einen Zahnriemen
19 miteinander in Antriebsverbindung stehende Riemenräder 20 bzw. 21 sowie jeweils
eine Förderrolle 22 bzw. 23, durch die im Zusammenspiel mit jeweils einer elastisch
angepreßten Andruckrolle 24 bzw. 25 ein Aufzeichnungsträger, im dargestellten Beispiel
eine Lochkarte, bewegt wird.
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Ferner sind als Steuermittel zwei der bekannten und vielfach anzutreffenden
Taktscheiben dargestellt, deren eine, 27, auf der Welle 6, deren andere, 28, auf
der Welle 14 angeordnet ist. Diese Taktscheiben tragen in der üblichen Weise Radialschlitze
29 bzw. 30, die während ihres Umlaufes in den Strahlengang zwischen jeweils einer
Lichtquelle und einer nicht dargestellten Fotodiode treten und somit jeweils einen
Ausgangsimpuls an der Fotodiode hervorrufen. Dabei entsprechen Position und Zahl
der Schlitze 30 denjenigen der Zähne des Klinkenrades 17, so daß für jede Raststellung
entsprechend einer Bearbeitungsposition der Lochkarte 26 ein Auslöseimpuls, beispielsweise
für einen Stanzvorgang, abgegeben wird, während durch den einzelnen Schlitz 29 der
Taktscheibe 27 ein Signal jeweils dann hervorgerufen wird, wenn sich die Kurbel
8 und damit die Kurbelschwinge 10 in einer Position befindet, bei welcher die am
Abtrieb auftretenden Geschwindigkeiten, d. h. in diesem Falle die Umfangsgeschwindigkeiten
der Förderrollen 22 und 23, für beide wahlweise auftretenden Schaltzustände des
Getriebes übereinstimmen. In dem dargestellten Fall, in welchem zwischen den Wellen
7 und 11 und dem Abtrieb 22, 23, keine Übersetzungen auftreten, bedeutet dies auch,
daß in dem betrachteten Augenblick die Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 7 und
11 übereinstimmen.
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Diese Bedingung kann nur dann erfüllt werden, wenn die Dimensionen
der Räder 3 und 4 und auch die Verhältnisse der einzelnen Glieder des Kurbeltriebes
8, 9,10 so gewählt sind, daß die maximale Winkelgeschwindigkeit der an der Welle
11 auftretenden Drehschwingung größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der gleichförmig
bewegten Welle 7. Andererseits sind, insbesondere für den Transport von Aufzeichnungsträgern,
wie er in erster Linie vorgesehen ist, die Getriebeverhältnisse so aufeinander abstimmen,
daß der bei Tätigwerden der Kupplung 13 während eines Arbeitsspieles des Kurbeltriebes
8, 9, 10 gleichförmig zurückgelegte Transportweg ein ganzzahliges Vielfaches desjenigen
beträgt, der bei Tätigwerden der Kupplung 12 schrittweise zurückgelegt wird. Nur
dann nämlich ist auch eine
positionsgenaue Übernahme von der einen
Transportweise in die andere möglich.
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Diese Zusammenhänge werden insbesondere an Hand der F i g. 2 deutlich,
Diese Figur stellt ein Weg-Zeit-Diagramm dar, bei welchem auf der Abszisse die Zeit
t und auf der Ordinate der Transportweg s des Aufzeichnungsträgers bzw, der Drehwinkel
(p bestimmter Wellen des erfindungsgemäßen Getriebes aufgetragen ist. Die sinusartige
Kurve a gibt den Drehwinkelverlauf der Welle 11 wieder, die ihren Antrieb über den
Kurbeltrieb 8, 9, 10 empfängt. Die Kurve b gibt den Drehwinkelverlauf der Welle
14 bei Tätigwerden der Kupplung 12, d. h. bei schrittweisem Vorschub, wieder. Dabei
wird durch das Klinkengesperre 17, 18 und periodisches Lösen bzw. Schlupf der Kupplung
1.2 jede Halbperiode der Drehschwingung, bei welcher die Welle 11 in Rückwärtsrichtung
angetrieben wird, im wesentlichen unterdrückt. Der Drehwinkel 9p ändert sich hier
also im wesentlichen in einem Sinn. Lediglich eine geringe Überschwingung entsprechend
dem Winkel a ist bei jedem Arbeitsspiel zu beobachten, die einerseits ein sicheres
Einrasten der Klinke 18 des Klinkengesperres garantiert, zum anderen eine genaue
Positionierung des Aufzeichnungsträgers nach jedem Vorschubschritt sicherstellt.
Periodische Abschaltung der Kupplung 12 während der rückläufigen Drehphase führt
zu Verminderung des Verschleißes sowie zu Ersparnis an Antriebsenergie. Sie kann
ebenfalls über Schlitze der Taktscheibe 27 gesteuert werden.
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Die Gerade c gibt den Drehwinkelverlauf bei Wirksamwerden der Kupplung
13, d. h. kontinuierlichem Antrieb, wieder. Die Drehgeschwindigkeit ist jeweils
an der Steilheit der Kurven abzulesen. Es ist ersichtlich, daß die maximale Drehgeschwindigkeit
für Schrittvorschub über der Drehgeschwindigkeit des gleichförmigen Vorschubes liegt,
während in der Darstellung die mittlere Vorschubgeschwindigkeit beim Schrittvorschub
genau halb so groß ist wie die Vorschubgeschwindigkeit bei gleichförmigem Vorschub,
der deshalb auch als Schnellvorschub bezeichnet wird.
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Die stark ausgezogene Kurve d gibt eine zusammengesetzte Vorschubbewegung
wieder, bei welcher am Punkt A der Übergang von Schrittvorschub zu gleichförmigem
Vorschub und am Punkt R nach einem Arbeitsspiel der Übergang von gleichförmigem
Vorschub zum Schnittvorschub erfolgt. Beide Übergänge verlaufen knickfrei, woraus
hervorgeht, da8 die Geschwindigkeiten im Umschaltmoment für beide Fälle einander
gleich sind.
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Wie aus dem Diagramm ferner ersichtlich, kann eine Umschaltung von
Schnellvorschub auf schrittweisen Vorschub nur nach Ablauf eines Arbeitsspieles,
d. h. nach einem zwei Vorschubschritten entsprechendem Weg des Aufzeichnungsträgers
erfolgen, Soll ein Übergang indessen bereits nach nur einem Vorschubschritt möglich
sein, so ist, beispielsweise durch einen weiteren Kurbeltrieb der beschriebenen
Art mit einer gegenüber der ersten um 180 Winkelgrade versetzten Kurbel,
die Einführung einer weiteren Drehschwingung erforderlich.
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Durch ein zweites Klinkenrad mit gegenüber dem ersten spiegelbildlich
angeordneten Zähnen und bei abhebbarer Ausbildung der Klinken - die Abhebung kann
beispielsweise durch Elektromagnete erfolgen - ist weiterhin auch eine schrittweise
Rückwärtsbewegung am Abtrieb möglich. Anstatt des in der Darstellung verwendeten
Kurbeltriebes kann auch ein Nocken- oder Exentergetriebe verwendet oder das hier
dargestellte Rastgesperre durch ein andersartiges Rastgesperre ersetzt werden.
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Eine weitere Abwandlung kann unter Umständen darin bestehen, bei Wegfall
des Zahnriemens 19, der Magnetbremse 16 sowie der Rastmittel 17, 18 die Magnetkupplungen
12 und 13 in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch elektromagnetisch gesteuerte
Andruckrollen (24, 25) zu ersetzen, die dann die Funktion der Kupplungen
übernehmen. Mit den Rastmitteln fällt dann allerdings auch die genaue Einhaltung
der Schrittlängen weg, was aber in manchen Fällen keine Rolle zu spielen braucht.
In gewissem Sinn können im übrigen die Magnetbremse 16 sowie auch die Rastmittel
17, 18 durch eine steuerbare Reibbremse oder durch steuerbare Anschläge in der Aufzeichnungsträgerbahn
ersetzt werden.