DE1465664C

DE1465664C - Stepper drive for electrical switching devices. Note 9 Holzer, Walter, 7758 Meersburg

Info

Publication number: DE1465664C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittantrieb für elektrische Schaltvorrichtungen mit einem kontinuierlich drehbaren Antriebsteil, einem konzentrisch zu diesem Antriebsteil angeordneten, schrittweise drehbaren Abtriebsteil, einer konzentrisch zu diesen angeordneten Drehfeder, deren eines Ende mit dem Antriebsteil und deren anderes Ende mit dem Abtriebsteil gekoppelt ist, und zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Achse des Schrittantriebes angeordneten verschiebbaren Sperrorganen, die in das Abtriebsteil und in eine kreisförmige. Steuerkulisse eingreifen, welche aus einer geraden Zahl von Führungsbahnen zusammengesetzt ist, die aus Kreisbögen von gleichem Winkel bestehen und an ihren Stoßstellen um die Abmessungen der Sperrorgane radial versetzt und in Drehrichtung überlappend so angeordnet sind, daß die unter der Wirkung der Drehfeder an den Enden zweier Führungsbahnen anliegenden Sperrorgane in Abhängigkeit von der Drehung des Antriebsteiles jeweils radial in die anschließenden Führungsbahnen verschiebbar sind und dabei das Abtriebsteil für eine durch die bei dieser Drehung des Antriebsteiles gespannte Drehfeder bewirkte schlägartige Verdrehung bis zur Anlage der Sperrorgane an den Enden dieser Führungsbahnen freigeben.The invention relates to a stepper drive for electrical Switching devices with a continuously rotatable drive part, one concentric to this Drive part arranged, stepwise rotatable output part, one arranged concentrically to these Torsion spring, one end of which is coupled to the drive part and the other end to the driven part is, and two arranged on opposite sides of the axis of the stepper drive displaceable Locking devices in the stripping section and in a circular. Control backdrop intervene, which out an even number of guideways is composed of circular arcs of the same angle exist and at their joints radially offset by the dimensions of the locking members and in the direction of rotation are arranged overlapping so that the under the action of the torsion spring at the ends of two Guideways adjacent locking members depending on the rotation of the drive part are radially displaceable in the subsequent guideways and thereby the output part for a by the torsion spring tensioned during this rotation of the drive part Release up to the plant of the locking devices at the ends of these guideways.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (deutsche Patentschrift 197 224) sind die Sperrorgane als Kugeln ausgebildet und in der Steuerkulisse einer mit dem Antriebsteil starr verbundenen Steuerscheibe sowie zwischen zwei feststehenden Führungsplatten radial beweglich geführt. Die als Kugeln ausgebildeten Sperrorgane liegen nicht mit dem vollen Querschnitt an den Enden der Führungsbahnen an und ermöglichen deshalb keine ausreichende Schaltgenauigkeit. Außerdem kann dort schon nach wenigen Schaltvorgängen eine die Betriebssicherheit und Lebensdauer beeinträchtigende Verformung der Anschläge der Führungsbahnen auftreten. Außerdem muß dort das Abtriebsteil die am Ende jedes Schaltsprunges auftretenden Schläge aufnehmen, d. h., daß die entsprechenden Lager auch einer entsprechend großen, Betriebsstörungen verursachenden Belastung ausgesetzt sind.In a known device of this type (German Patent 197 224), the locking members designed as balls and in the control link of a control disk rigidly connected to the drive part as well as guided radially movably between two fixed guide plates. Those trained as spheres Locking elements do not rest with the full cross-section at the ends of the guideways and therefore do not allow sufficient switching accuracy. In addition, it can be there after a few Switching operations result in a deformation of the stops that adversely affects operational safety and service life of the guideways occur. In addition, the output part must be there at the end of each switching step Record occurring blows, d. This means that the corresponding bearings also have a corresponding are exposed to heavy loads causing operational disruptions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem solchen Schrittantrieb die Betriebssicherheit sowie die Schaltgenauigkeit mit einfachen Mitteln zu erhöhen.The object of the present invention is to improve operational safety in such a stepper drive and to increase the switching accuracy with simple means.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß \ die Sperrorgane an einem zwischen · gehäusefesten Führungsstücken angeordneten Schlitten angebracht sind, welcher durch einen am Antriebsuil befestigten, in einer Aussparung Schlitten an diesem angreifenden Nocken verschiebbar ist, und daß. die Steuerkulisse in dem Abtriebsteil vorgesehen ist und aus zwei konzentrischen Führungsbahnen besteht.The solution according to the invention consists in that the locking elements are attached to an intermediate housing Guide pieces arranged slide are attached, which is attached to the drive unit by a, is slidable in a recess on this engaging cam, and that. the control backdrop in the driven part is provided and consists of two concentric guideways.

Durcli diese Ausbildung ergibt sich die Möglichkeit, die Sperrorgane so auszubilden, daß sie mit ihrem vollen Querschnitt wirksam sind, so daß eine höhere Schaltgenauigkeit und Betriebssicherheit sowie Lebensdauer erreicht wird.Through this training there is the possibility of to train the locking members so that they are effective with their full cross-section, so that a higher switching accuracy and operational reliability as well as service life is achieved.

Im Prinzip ist zwar die Verwendung von verschiebbaren Sperrplatten mit stiftförmigen Sperrorganen der schrittweise betutinburcn Abtriebsäule im Zusammenhang mit einem elektrischen Drehschalter bekannt. Bei diesem bekannten Drehschalter wird aber die Sperrplatte mit den Sperrorganen durch einen Exzenter kreisend parallel verschoben, so daß sich diese bekannte Spurrplauenanordnung für die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht eignet.In principle, the use of sliding locking plates with pin-shaped locking elements the gradually betutinburcn output column related known with an electrical rotary switch. In this known rotary switch, however the locking plate with the locking members shifted in a circling parallel by an eccentric so that this known track claw arrangement for the solution of the problem underlying the invention is not suitable.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Aussparung symmetrisch zur Nockenachse derart Nasen angeordnet sind, daß deren Berührung mit dem Nocken an einer Stelle erfolgt, deren Verbindungslinie mit dem Mittelpunkt der Achse einen Winkel, vorzugsweise von 90°, mit der Bewegungsrichtung des .Schlittens bildet.In a further embodiment of the invention it is provided that in the recess symmetrically to Cam axis are arranged in such a way that their contact with the cam takes place at one point, whose connecting line with the center of the axis an angle, preferably of 90 °, with the direction of movement of the slide.

ίο Durch diese Maßnahme kann die geradlinige Bewegung des Schlittens, die von der kreisförmigen Bewegung des Nockens erzeugt wird, präziser gesteuert werden, so daß auch dadurch eine weitere Erhöhung der Schaltgenauigkeit erzielt wird. Man erreicht näm-ίο By doing this, the straight line movement can be achieved of the slide, which is generated by the circular movement of the cam, is controlled more precisely so that a further increase in the switching accuracy is achieved. One achieves namely

ij lieh, daß die Auslösung bzw. Freigabe des Antriebsteils zeitig sehr exakt erfolgt. ij borrowed that the triggering or release of the drive part takes place very precisely in time.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Sperrorgane als kreisbogenförmige Vorsprünge an dem Schlitten angeformt sind. Auf diese Weise lassen sich die Sperr-It is also advantageous that the locking members are molded onto the slide as circular arc-shaped projections are. In this way, the blocking

ao organe und der Schlitten aus einem einzigen Teil herstellen, und es bedarf keiner besonderen Justierarbeiten, um die Sperrorgane in bezug auf die Steuerkulissen in die richtige Lage zueinander zu bringen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abtriebsteil eine Scheibe ist und Stifte trägt, weiche ein Antriebsritzel bilden.ao organs and the carriage from a single part, and no special adjustment work is required to bring the locking organs with respect to the control link in the correct position to each other.
In a further embodiment of the invention it is provided that the driven part is a disk and carries pins that form a drive pinion.

Auf diese Weise läßt sich der erfindungsgemäße Schrittantrieb zum Antreiben eines Schaltwerkes oder Programmwerkes verwenden.In this way, the stepper drive according to the invention can be used to drive a switching mechanism or Use program work.

Ein besonders raumsparender und konstruktiv ein-A particularly space-saving and structurally

— fächer Aufbau läßt sich damit erzielen, daß das Abtriebsteil eine Welle besitzt, die gleichzeitig das Lager für das Antriebsteil ist und eine Hinterschneidung für das eine Ende der als Spiralfeder ausgebildeten Drehfeder besitzt, deren anderes Ende mit dem innen diese Feder aufnehmenden, als Antriebszahnrad ausgebildeten Antriebsteil verbunden ist.- Fan structure can be achieved in that the output part has a shaft that is also the bearing for the drive part and an undercut for one end of the torsion spring designed as a spiral spring has, the other end of which is designed as a drive gear with the inside receiving this spring Drive part is connected.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die-nun im folgenden näher erläutert werden.In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown, which will now be explained in more detail below will.

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt einen Antriebsmotor mit Getriebe, Energiespeicher, Hemmwerk und Antriebsritzel;Fig. 1 shows schematically in section a drive motor with gear, energy storage, escapement and drive pinion;

F i g. 2 zeigt schematisch das Hemmwerk mit einem Schlitten mit Vorsprüngen und einem Exzenternöcken. der den Schlitten hin- und herbewegt;F i g. 2 shows schematically the escapement with a slide with projections and an eccentric cam. that moves the carriage back and forth;

F i g. 3 entspricht der F i g. 2, nur ist hier die Aussparung im Schlitten so gewählt, daß zu einem günstigeren Zeitpunkt die Auslösung erfolgt;F i g. 3 corresponds to FIG. 2, only here the recess in the slide is chosen so that a cheaper one Time the release occurs;

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Schlittens.Fig. 4 shows another embodiment of the Sledge.

In der F i g. 1 ist ein Antriebsmotor 1 gezeichnet, der in einer Platine bzw. einem Gehäuseteil 2 untergebracht bzw. angeflanscht ist. Zwischen diesem und dem anderen Gehäuseteil 3 liegt ein Hemmwerk mit Antriebsteil und Antriebsritzel. Das Ritzel -4 des Antriebsmotors 1 greift dabei in das Zahnrad 5, dessen Ritze! 6 wiederum in das Zahnrad 7, weiter dessen Ritzel 8 in das Zahnrad 9 und letzten Endes das Ritzel iO dieses Zahnrades in das näher erläuterte Antriebszahnrad 11. Dieses Antriebszahnrad 11 ist innen hohl. Dieser Hohlraum dient zur Aufnahme einer F'.achbandzugfeder 12. Das innere Ende 13 dieser Flachbandzugfeder ist mit der Welle 14 verbund'-'n, das äußere Ende 15 mit dem Antriebszahnrad 11. Mit der Welle 14 fest verbunden ist der Exzerter 16. Der Exzenter 16 dient dazu, den Schlitten 17'mit «einen Vorsprüngen 18 wie später beschriebenIn FIG. 1 a drive motor 1 is drawn, which is accommodated or flanged in a circuit board or a housing part 2. Between this and the other housing part 3 is an escapement with drive part and drive pinion. The pinion -4 of the drive motor 1 engages in the gear 5, the crack! 6 again in the gear 7, further its Pinion 8 in the gear 9 and ultimately the pinion OK of this gear in the explained in more detail Drive gear 11. This drive gear 11 is hollow on the inside. This cavity is used to accommodate a belt tension spring 12. The inner end 13 of this flat belt tension spring is connected to the shaft 14 '-' n, the outer end 15 with the drive gear 11. The eccentric is firmly connected to the shaft 14 16. The eccentric 16 serves to fix the slide 17 ′ with a protrusion 18, as will be described later

hin- und herzubewegen. Schließlich endet diese Welle 14-im Ausführungsbeispiel in einem Antriebsteil 19, wobei auf der dem Antriebszahnrad 11 zugewandten Seite des Antriebsteiles 19 Ausnehmungen 20 vorhanden sind, die im folgenden als Führungsbahnen bezeichnet werden. Auf der anderen Seite bildet dieser Antriebsteil das Antriebsritzel 21, wobei beim Ausführungsbeispiel dieses Antriebsritzel von zwei Stiften 22 gebildet wird, die in eine Verzahnung am Umfang einer Steuerscheibe eingreifen, die z. B. an sich bekannte konzentrische Nockenbahnen besitzt, um z. B. in Gruppen angeordnete Kontakt- bzw. Abtasthebel zu schalten bzw. zu bewegen.to move back and forth. Finally, this shaft 14 ends - in the exemplary embodiment in a drive part 19, wherein on the side of the drive part 19 facing the drive gear 11 recesses 20 are present which are referred to below as guideways. On the other hand forms this drive part the drive pinion 21, wherein in the embodiment of this drive pinion of two Pins 22 is formed which engage in a toothing on the circumference of a control disk, which z. B. at has known concentric cam tracks to z. B. in groups arranged contact resp. To switch or move the scanning lever.

Die Wirkungsweise des Hemmwerks ist aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen. Der Schlitten 17' wird zwischen gehäusefesten Anschlägen 25 und 26 in Pfeilrichtung 27 hin- und herbewegt, wenn der dauernd drehende Antriebsmotor 1 die Welle 14 und damit den Exzentemocken 28 in Pfeilrichtung 29 dreht. Die Aussparung 30 im Schlitten 17' bewirkt dabei, daß der Schlitten hin- und herbewegt wird. Auf dem Schlitten sind die Vorsprünge 17,18 z. B. als herausgebogene Lappen angebracht. The mode of operation of the escapement can be seen in FIGS. 2 and 3. The carriage 17 'becomes between housing-fixed stops 25 and 26 in the direction of arrow 27 back and forth when the permanent The rotating drive motor 1 rotates the shaft 14 and thus the eccentric cam 28 in the direction of the arrow 29. The recess 30 in the carriage 17 'has the effect that the carriage is moved back and forth. On the Slide are the projections 17,18 z. B. attached as a bent flap.

Man erkennt, daß, wenn diese Vorsprünge die Höhe 31 und die Breite32 besitzen, in der Fig. 2 dargestellten Stellung die sogenannte Sperrstellung vorhanden ist. Der Abstand der Vorsprünge 17,18 sei, wie in der F i g. 2 dargestellt, mit der Bezugszahl .33 angegeben. Werden diese Vorsprünge jetzt gemeinsam in Pfeilrichtung 34 bewegt, dann gelangen sie beide in die Führungsbahnen 35, 36. Diese Führungsbahnen sind in der F i g. 1 als Ausnehmungen 20 dargestellt. Sie können aber auch beliebig anders ausgebildet sein, z. B. direkt als Durchbrüche oder nur einseitig begrenzende Flächen oder Kanäle. Bewegt jetzt der Exzentemocken 28 die Vorsprünge 17, 18 so weit, daß sie in den freien Querschnitt der Führungsbahnen 35, 36 eintreten, dann bewegt sich das Antriebsteil 19 schlagartig in Pfeilrichtung 37 um 180^. Aus der· Fi g. 2 erkennt man, daß die in Pfeilrichtung 34 bewegten Auslösenocken 17,18 jetzt wieder so stehen, daß einmal die Absätze 39,40 am Ende der Führungsbahnen 35, 36 auf den Vorsprüngeh 17,18 aufliegen und zum anderen die Absätze 41, 42 durch Aufprallen auf die Vorsprünge 17; 18 die Weiterbewegung des Antriebsteiles 19 sperren, je nachdem, ob die im festen Abstand 33 voneinander auf dem Schlitten 17' fest angebrachten Vorsprünge 17,18 entweder in Pfeilrichtung 34 oder in Pfeilrichtung 38 bewegt werden.It can be seen that when these projections have the height 31 and the width 32, in FIG The position shown is the so-called locked position. The distance between the projections 17,18 be, as in FIG. 2, indicated by the reference number .33. Now these protrusions become common moved in the direction of arrow 34, then they both get into the guideways 35, 36. These guideways are in FIG. 1 shown as recesses 20. But you can also do anything else be designed, e.g. B. directly as breakthroughs or surfaces or channels that limit only one side. Emotional Now the eccentric cam 28 the projections 17, 18 so far that they are in the free cross section of the Guideways 35, 36 enter, then the drive part 19 moves suddenly in the direction of arrow 37 180 ^. From Fig. 2 you can see that in the direction of the arrow 34 moving release cams 17,18 are now again so that once the paragraphs 39,40 am The end of the guideways 35, 36 rest on the projections 17, 18 and, on the other hand, the shoulders 41, 42 by striking the projections 17; 18 block the further movement of the drive part 19, depending after whether the fixed spacing 33 from each other on the carriage 17 'firmly attached projections 17, 18 are moved either in the direction of arrow 34 or in the direction of arrow 38.

In der F i g. 3 bezeichnen die gleichen Zahlen die gleichen Teile. Man erkennt hierbei .wieder, daß die Überlappung der Führungsbahnen 35, 36 mindestens so groß sein muß, wie die Höhe 31 der Vorsprünge ist, und ferner die seitliche Versetzung dieser Führungsbahnen so groß sein muß, wie die Breite 32 der Vorsprünge ist. Bei der Ausführung in der F i g. 3 sind in der Aussparung 30 Nasen 43, 44 vorgesehen. Die Welle 14 treibt hier einen anders ausgebildeten Exzenternocken 45. Der Exzentemocken ist so ausgebildet, daß z. B. die Nase 44 schon an der Stelle 46 berührt wird. Die Verbindungslinie 47, welche diese Stelle mit dem Mittelpunkt der Welle 14 verbindet, schließt den Winkel 48 ein mit der in Pfeilrichtung 49 liegenden Bewegungsrichtung des Schiittens 17'. In dieser Stellung wird bei dem gleichen Verstellwinkel des Exzenternockens 45 dem Schlitten 17 ein viel größerer Weg zugeordnet, als wenn der Exzentemocken 45 erst den Schlitten 17' bewegt, wenn er sich annähernd in der Bewegungsrichtung bzw. Pfeilrichtung 49 des Schlittens 17' befindet. Man erreicht hierdurch also ein viel exakteres und genaueres Arbeiten.In FIG. 3, the same numbers denote the same parts. One recognizes here again that the The overlap of the guideways 35, 36 must be at least as large as the height 31 of the projections is, and also the lateral offset of these guideways must be as large as the width 32 of the projections. In the embodiment in FIG. 3 lugs 43, 44 are provided in the recess 30. The shaft 14 drives a differently designed one here Eccentric cam 45. The eccentric cam is designed so that, for. B. the nose 44 already at the point 46 is touched. The connecting line 47, which connects this point with the center of the shaft 14, encloses the angle 48 with the direction of movement of the slide lying in the direction of arrow 49 17 '. In this position, at the same angle of adjustment of the eccentric cam 45, the slide 17 assigned a much larger path than when the eccentric cam 45 first moves the carriage 17 ', when it is approximately in the direction of movement or arrow direction 49 of the carriage 17 '. Man thus achieves a much more exact and precise work.

Eine weitere Verbesserung wird noch durch eine entsprechende Ausbildung des Schuttes 17' erreicht. In der F i g. 4 bezeichnen wiederum die gleichen Zahlen die gleichen Teile. In dieser Figur ist noch einmal gezeigt, daß dem gleichen Verstellwinkel 48 einmal im Bereich der Nase 43 bzw. 44 ein Weg 50 des Schlittens entspricht und im Bereich der Bewegungsrichtung des Schlittens ein Weg 51. Die Bewegungsrichtung des Schlittens wird durch die aus der Platine herausgebogenen Führungen 52,53 erzwungen. Der Weg 51 betragt, wie die maßstäbliche Zeichnung hierin zeigt, nur einen Bruchteil des Weges 50. Die Vorsprünge 17,18 sind kreisbogenförmig ausgebildet.A further improvement is achieved by a corresponding design of the debris 17 '. In FIG. 4 again, the same numbers denote the same parts. In this figure is still once shown that the same adjustment angle 48 once in the area of the nose 43 or 44 a path 50 of the slide and a path 51 in the area of the direction of movement of the slide. The direction of movement the slide is forced by the guides 52, 53 bent out of the plate. The way 51 amounts, as the scale drawing shows here, only a fraction of the way 50. The Projections 17, 18 are formed in the shape of an arc of a circle.

Als Anwendungsgebiet der. Erfindung ,sind alle Möglichkeiten zu bezeichnen, bei denen ein Hemmwerk zwischen einen Energiespeicher und ein Antriebsglied geschaltet ist und in genau exakten zeitlichen Abständen jetzt ein ständig nachgespannter Energiespeicher vom Hemmwerk freigegeben das Antriebsritzel antreibt, ohne daß die dadurch auftretenden Schläge einen raschen Verschleiß der aufeinanderprallenden Teile verursachen wurden. As an application area of. Invention, are all possibilities to designate in which an inhibition is connected between an energy store and a drive element and at precisely the exact time At intervals, a constantly re-tensioned energy storage device released by the inhibitor Drive pinion drives without the impacts occurring thereby causing rapid wear of the colliding parts.

Claims

Patent claims:

1. Step drive for electrical switching devices with a continuously rotatable - "drive part, a concentric to this drive part arranged, step-by-step rotatable output part, a torsion spring arranged concentrically to these, one end of which with the drive part and the other end with the Output part is coupled, and two on opposite sides of the axis of the stepper drive arranged. sliding locking devices, which are in the stripping part and in a circular Intervene control link, which is composed of an even number of guideways is, which consist of arcs of the same angle and at their joints around the Dimensions of the locking elements are radially offset and overlapping in the direction of rotation so that they that the locking members resting under the action of the torsion spring at the ends of two guideways depending on the rotation of the drive part, each radially into the subsequent Guideways are displaceable and thereby the driven part for one through the at this Rotation of the drive part of the tensioned torsion spring caused sudden rotation up to the contact point release the locking members at the ends of these guideways, characterized in that the locking members (17,18) at one between are attached to the housing-fixed guide pieces (25, 26) arranged carriages (17 '), which is attached to the drive part (11) in a recess (30) of the slide on this engaging cam (28) is displaceable, and that the control link is provided in the output part (19) and consists of two concentric There are guideways (35, 36).

2. Step drive according to claim 1, characterized in that symmetrically in the recess to the cam axis such lugs (43, 44)

angeordnet sind, daß deren Berührung mit dem Nocken an einer Stelle erfolgt, deren Verbindungslinie mit dem Mittelpunkt der Achse einen Winkel, vorzugsweise von 90°. mit der Bewegungsrichtung des Schlittens bildet.are arranged that their contact with the cam takes place at a point whose connecting line with the center of the axis one Angle, preferably of 90 °. forms with the direction of movement of the carriage.

3. Schrittantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrorgane (17, 18) als krcisbogenförmige Vorsprünge an dem Schlitten (17') angeformt sind.3. Step drive according to claim 1 and 2, characterized in that the locking members (17, 18) are formed on the slide (17 ') as arched projections.

4. Schrittantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (19)4. Step drive according to claim 1 to 3, characterized in that the driven part (19) eine Scheibe ist und Stifte (22) trägt, weiche ein Antriebsritzel (21) bilden.is a disc and carries pins (22) which form a drive pinion (21).

5. Schrittantrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (19) eine Welle besitzt, die gleichzeitig das Lager für das Antriebsteil (11) ist und eine Hinterschneidung für das eine Ende der als Spiralbandfeder ausgebildeten Drehfeder (12) besitzt, deren anderes Ende mit. dem innen diese Feder aufnehmenden, als Antriebszahnrad ausgebildeten Antriebsteil (11) verbunden ist.5. Step drive according to claim 1 to 4, characterized in that the driven part (19) has a shaft which is at the same time the bearing for the drive part (11) and an undercut for one end of the spiral band spring trained torsion spring (12), the other end with. the inside this spring receiving, designed as a drive gear Drive part (11) is connected.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings