DE1284800B

DE1284800B - Schrittschaltvorrichtung

Info

Publication number: DE1284800B
Application number: DE1966D0049673
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz; Dipl-Ing Luebomir; Petrov; Toepfer
Original assignee: Dso Metalloobra Botvaschtj J D
Current assignee: Dso Metalloobra Botvaschtj J D
Priority date: 1965-03-26
Filing date: 1966-03-23
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB1101901A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrittschaltvorrichtung, die besonders geeignet ist für numerisch gesteuerte Werkzeuge und andere Maschinen und Getriebe, bei denen eine genaue Positionierung gefordert ist. Eine günstige Lösung solcher Probleme ergibt sichhei Verwendung von Druckmitteln, insbesondere Druckluftsteuerungen.
Es sind bereits Klinkenschaltwerke mit verschiedener Art des Antriebs bekannt, bei denen eine geradlinige Bewegung in eine Drehung umgesetzt wird. Die Schrittschaltvorrichtungen dieser Art arbeiten mit geringen Winkelgeschwindigkeiten wegen der großen Masse der schnell bewegten mechanischen Teile. Sie haben außerdem eine verhältnismäßig kleinere Lebensdauer wegen des Verschleißens dieser Teile und einen kleinen Wirkungsgrad. Die Verwendung von solchen Getrieben als schnellaufende Schrittmotoren ist auch wegen der Veränderlichkeit von Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment, mit dem sie meistens arbeiten, nicht günstig.
Die bekannten elektrischen Schrittmotoren brauchen immer dazu ein kompliziertes elektrisches Steuerungssystem. Es ist dabei auch hochqualifiziertes Wartungspersonal notwendig. Die vielen Glieder, die diese Schrittantriebe brauchen, erniedrigen als Folge den Wirkungsgrad und die Betriebssicherheit. Diese Faktoren beeinflussen zur Zeit die Anwendung solcher Schrittantriebe bei der Lösung einer Vielzahl von einfachen Problemen in verschiedenen Gebieten der Technik ungünstig. Im Fall, daß ein genaues Positionierungssystem mit einem solchen Schrittantrieb zu realisieren ist, sind die Möglichkeiten infolge der Bau-und Prinzipieneinzelheiten des Schrittmotors und des entsprechenden Steuerungssystems beschränkt. Das variable Drehmoment des Motors macht meistens die Anwendung eines Verstärkers und gleichzeitig Stabilisators des Drehmoments notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe von Druckmitteln - mechanischen oder elektrischen Elementen - und den bekannten hochwertigen Druckmittelrelais einen Schrittantrieb mit höherer Genauigkeit, Betriebssicherheit und Einfachheit zu entwickeln. Entsprechend dem Obigen muß von einem Schrittantrieb ein konstantes Drehmoment erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird das erreicht durch eine drehbewegliche Antriebswelle mit mindestens einem mit ihr fest verbundenen Zahnrad und mehreren Antriebsrasten mit keilförmigen Enden. Die Antriebsrasten sind radial in Richtung zur Achse angeordnet, wobei sich die Winkel zwischen den Achsen der keilförmigen Enden der Antriebsrasten von einer ganzen Zahl Winkelteilungen des Zahnrades unterscheiden. Somit kommen bei der hin- und hergehenden Bewegung der Antriebsrasten, deren keilförmige Enden nacheinander mit dem auf der Antriebswelle befestigten Zahnrad in Eingriff und verlassen die Zahnlücke wieder. Dadurch werden die Antriebswelle und eine mit ihr fest gekuppelte Steuertrommel schrittweise gedreht, und in neben der Steuertrommel angeordnetem Düsensystein werden für die Steuerungsglieder der Schrittschaltvorrichtung verwendete, durch Druckmittel gegebene Dauersignale in Steuerimpulse umgewandelt. Zur Festlegung der Lage oder der Drehung der Antriebswelle wird durch die Steuervorrichtung gewährleistet, daß mindestens eine Antriebsraste stets mit einem Zahnrad im Eingriff ist. Weiterhin kann die Antriebswelle durch die entsprechende Steuervorrichtung von den Antriebsrasten mit keilförmigen Enden in beiden Richtungen gedreht werden. Außerdem ist eine Steuerung der Antriebswelle durch die entsprechende Steuerungsvorrichtung mit eiüem"'siufen-weise veränderlichen Winkelschritt möglich. Die hin- und hergehenden Antriebsrasten der Schrittschaltvorrichtung sind durch entsprechende pneumatische oder hydraulische Motoren angetrieben. Es ist jedem Motor ein Ventil zugeordnet, welches Steuerimpulse von einem Steuerungssystein bekommt. Weiterhin ist der Antrieb der hin- und hergehenden Antriebsrasten mit keilförmigen Enden durch mehrere elektromagnetische Motoren möglich, und es besteht auch die Möglichkeit, die hin- iind hergehenden Antriebsrasten mit elastisch deformierbaren Membranen anzutreiben.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung längs der Antriebswelle, F i g. 2 den Schnitt A -A nach F i g. 1, F i g. 3 ein Steuerungsschema.
In einem rohrförmigen Gehäuse ist die Antriebswelle 2 mit mindestens einem Zahnrad 3 gelagert. Radial in Richtung zpur Achse auf dem Gehäuse 1 sind mehrere Zylinder 4 mit entsprechenden Antriebsrasten 5, deren Enden keilförmig ausgebildet sind, angeordnet. Die Steuertrommel 6 ist mit der Antriebswelle 2 festgekuppelt.. Auf dem Gehäuse 1 sind neben der Steuertrommel 6 auf einstellbaren Ringen 7 Düsen 8 vorhanden. Die Düsen 8 wandeln in Zusammenarbeit mit der Steuertrommel 6 ein Dauersignal in entsprechende Steuerim pulse für jeden Zylinder 4 um. Die Achsen der hilförinigen Enden der Antriebsrasten 5, die gleichzeitig als Antriebs- und Rastelemente dienen, sind im Vergleich mit der Winkelteilung des Zahnrades 3 auf die Antriebswelle 2 um einen Bruchteil derselben Teile phasenverschoben. Bei den nacheinander in Eingriff mit dem Zahnrad 3 kommenden Antriebsrasten 5 wird die Antriebswelle 2 um einen Winkel entsprechend dem Phasenunterschied gedreht. Diese Wirkung wird durch die keilförmigen Enden der Antriebsrasten 5 begünstigt.
Die Steuervorrichtung bietet Möglichkeiten, die Winkelschritte der Schrittschaltvorrichtung stufenweise zu verändern. So z. B. kann man bei der Anzahl n der an einem Zahnrad 3 der Antriebswelle 2 angebrachten Antriebsrasten 5 den Winkelschritt in einem Bereich von maximal etwa der halben Teilung des Zahnrades 3 bis zum 1 dieser Teilung verändern. Diesen Bereich n kann man erweitern, wenn mehrere Zahnräder3 mit entsprechenden Antriebsrasten5 auf der Antriebswelle 2 vorhanden sind. In jedem Fall besteht die Mög- lichkeit, injedem Moment die Drehrichtung zu ändern.

Claims

Patentansprüche: 1. Schrittschaltvorrichtung, mit mindestens einem mit einer Antriebswelle fest verbundenen Zahnrad und mehreren Antriebsrasten mit keilförmigen Enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrasten (5) in einem Gehäuse (1) radial in Richtung zur Achse der Antriebswelle (2) verschiebbar angeordnet sind, wobei die Winkel zwischen den Achsen der keilförinigen Enden der Antriebsrasten (5) sich von einer ganzen Zahl Winkelteilungen des Zahnrades (3) unterscheiden, und daß eine Steuervorrichtung (6 bis 8) vorgesehen ist, die die Antriebsrasten (5) so betätigt, daß sie nacheinander mit dem Zahnrad (3) der Antriebswelle (2) zusammenwirken, wodurch die Antriebswelle (2) schrittweise gedreht wird.
2. Schrittschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung aus einer mit der Antriebswelle (2) festgekuppelten Steuertrommel (6) und einem um die Steuertrommel herum im Gehäuse (1) angeordneten Düsensystem (8) besteht, wobei bei der Drehung der Steuertrommel (6) einige durch Druckmittel erzeugte Dauersignale in Steuerimpulse umgewandelt werden. 3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrasten (5) so angeordnet sind und die Steuervorrichtung (6 bis 8) so ausgebildet ist, daß stets mindestens eine Antriebsraste (5) mit einem Zahnrad (3) im Eingriff ist, so daß die Drehung oder Lage derAntriebswelle (2) genau festgelegt sind. 4. Schrittschaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (6 bis 8) so ausgebildet ist und die Antriebsrasten (5) so angeordnet sind, daß die Antriebswelle (2) in beiden Richtungen gedreht werden kann. 5. Schrittschaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (6 bis 8) so ausgebildet ist und die Antriebsrasten (5) so angeordnet sind, daß die Antriebswelle (2) mit einer stufenweise veränderlichen Winkelgeschwindigkeit gedreht werden kann. 6. Schrittschaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Antriebsrasten (5) pneumatische oder hydraulische oder elektromagnetische Motoren oder elastisch deformierbare Membranen vorgesehen sind.