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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Schrittschaltwerk,
insbesondere zur Programmsteuerung von Waschmaschinen mit einer Reibungskupplung
zwischen Motor und angetriebenem Teil.
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Bei einer bekannten derartigen Antriebsvorrichtung, die insbesondere
für Winden gedacht ist, wird über einen Hebel und eine Friktionsfeder eine Schwungmasse
jedesmal in Bewegung versetzt, wenn ein Stößel, dessen Bewegung gedämpft werden
soll, auf den Hebel auftritt. Diese Antriebsvorrichtung ist zur Verwendung bei Waschmaschinen
nicht geeignet.
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Des weiteren ist ein Hemmwerk für Laufwerke bekannt, bei dem die schwingende
Bewegung der Unruhe über eine am Unruhekörper anliegende Reibungsfeder in eine geradlinige,
hin- und hergehende Bewegung umgesetzt wird.
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Bei herkömmlichen Schrittschaltwerken ist im allgemeinen die eigentliche
Schrittdauer außerordentlich kurz bemessen. Demzufolge treten hohe Stoßbeschleunigungen
auf, so daß Erschütterungen und gewaltsame Verformungen der bewegten Teile unvermeidlich
sind.
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So sind Schrittantriebe mit einem Sprungwerk und einem Hemmwerk bekannt,
bei denen das Hemmwerk aus einem durch den Antriebsmotor des Sprungwerkes kontinuierlich
bewegten Exzenternocken gebildet ist, der ein Sperrteil mit Vorsprüngen bewegt,
die dadurch an Absätzen von Schrittabstand anschlagen. Dies geschieht mit einem
mehr oder minder heftigen Aufprall, so daß die Absätze und die Vorsprünge rasch
abgenutzt werden und die Betriebssicherheit entsprechend herabgesetzt wird. Zum
Teil hat auch das Antriebsritzel bzw. dessen Lagerung die Schläge aufzunehmen, so
daß an diesen Stellen hoher Verschleiß auftritt.
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Es sind auch Antriebsvorrichtungen bekannt, die beispielsweise zur
schrittweisen Drehbewegung einer Steuerscheibe dienen, deren konzentrische Nockenbahnen
sprungweise viele in Gruppen angeordnete federnde Kontakthebel schalten. Die Antriebsvorrichtung
muß dabei so exakt und genau arbeiten, daß auch kleinste Drehbewegungen der Steuerscheibe
schon ausreichen, um schlagartig die vielen die Steuerscheibe abtastenden Kontakthebel
zu bewegen. Hierzu ist die Verwendung eines Antriebaritzels mit Rastelementen vorgeschlagen
worden, die federnd gegen die Steuerscheibe gedrückt in deren Verzahnung rastend
einspringen. Bei dieser Ausführung muß der Antrieb mit der anzutreibenden Steuerscheibe
auf einer gemeinsamen, sehr genau bearbeiteten Grundplatte angeordnet sein, oder
aber die beiden Vorrichtungen sind schwenkbar zueinander in Lagern angeordnet, deren
Abstand zueinander genau eingehalten werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
Vorrichtung zu schaffen, welche für die schrittweise Weiterbewegung umlaufender
Teile geeignet, einfach ausgebildet, billig herstellbar und frei von Überbeanspruchungen
durch stoßweise Drehbeschleunigungen ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Antriebsvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Getriebe unterschiedlich großer Untersetzung
einerseits zwischen Antriebsmotor und Steuerscheibe und andererseits zwischen Antriebsmotor
und Energiespeicherelement vorgesehen sind, wobei die Welle der Steuerscheibe unterteilt
ist und beide Wellenteile über eine Schraubenfeder miteinander verbunden sind, die
mit der Steuerscheibe drehfest und mit dem abtriebsseitigen Teil der Welle durch
Reibungsschluß verbunden und in deren Drehsinn gewickelt ist.
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Hierbei wird also der Ablauf des Schrittwerkes gebremst, wobei die
erforderliche Steuerenergie nicht aus dem Federkraftspeicher selbst sondern über
das kontinuierliche Aufzugssystem vom Antriebsmotor geliefert wird. Die Schrittdauer
wird dadurch etwas vergrößert, was für viele Anwendungsfälle vorteilhaft ist, und
Stoßbeschleunigungen werden praktisch vollständig ausgeschaltet. Demzufolge vollzieht
sich die Schrittbewegung als gleichmäßiger Übergang ohne jedes Rucken oder Schlagen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung
greifen auf dem zylindrischen Teil des Federkraftspeichers weniger Windungen der
Schraubenfeder an, als auf dem zylindrischen Teil des Antriebselementes. Durch diese
Maßnahme wird ein besonders gleichförmiger Ablauf der Schrittbewegung erzielt. Dies
beruht darauf, daß bei dieser Verteilung der Schraubenfeder auf die Wellenteile
die Schraubenfeder mit stärkerer Kraft am abtriebsseitigen Teil der Welle anliegt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung; F i g. 2 zeigt in einer Schnittansicht eine als überholkupplung
ausgebildete Ablaufbremse; in F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung
mit einer Schraubenfeder als Ablaufbremse dargestellt; in F i g. 4 ist eine Anordnung
mit einem Ankerhemmwerk gezeigt; in F i g. 5 ist eine Ausführungsform mit Getrieberückführung
zum Antrieb dargestellt.
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In F i g. 1 ist in perspektivischer Darstellung der Aufbau der Antriebsvorrichtung
mit ihren wesentlichen Bauteilen skizziert. Man erkennt einen kontinuierlichen Antrieb
1, der aus einem Rädersatz und einem Motor 2 besteht, welcher einen als Energiespeicherelement
3 wirkenden Federkraftspeicher kontinuierlich aufzieht. Der Federkraftspeicher 3
ist seinerseits mit einem Schrittwerk 4 gekuppelt, das aus einem Schrittabtriebselement
5 und einem Hemmwerk 6 besteht, durch das die Bewegung des Schrittabtriebselementes
5 nach jeweils einer halben oder einer ganzen Umdrehung des Federkraftspeichers
freigegeben bzw. gesperrt wird. Die Geschwindigkeit des Ablaufs dieses Schrittabtriebselementes
5 wird durch eine Ablaufbremse 7 bestimmt, die in beliebiger Weise ausgebildet sein
kann. In der Darstellung von F i g. 1 ist die Ablaufbremse 7 als Überholkupplung
12 ausgebildet, welche mit dem zylindrischen Teil 9 des Schrittabtriebselementes
5 und dem zylindrischen Teil 10 des Federkraftspeichers 3 lösbar, nämlich durch
Reibungsschluß verbunden ist. Der zylindrische Teil 10 des Federkraftspeichers 3
ist mit dem inneren Ende einer spiralig gewickelten Flachband-Zugfeder 20 verbunden,
deren äußeres Ende am Umfang des Federkraftspeichers 3 befestigt ist. Auf denn zylindrischen
Teil 10 des Federkraftspeichers 3 ist ferner eine Steuerscheibe 8 gelagert, die
von dem kontinuierlichen Antrieb 1 aus mit starker Untersetzung angetrieben wird
und mit dem einen Teil der überholkupplung 12 verbunden ist.
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Die Wirkungsweise ist nun so, daß der Federkraft-
Speicher
3 nach Freigabe durch eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnete Sperre
das zylindrische Teil 10 und infolge des zunächst vorhandenen Reibungsschlusses
auch das zylindrische Teil 9 bewegt. Wenn sich Teil 10 dabei aber schneller dreht
als Teil 9, so tritt die Überholkupplung 12 in Aktion, wodurch der Reibungsschluß
aufgehoben und Teil 9 nicht mehr angetrieben wird. Die ständig umlaufende Steuerscheibe
8 sorgt jedoch dafür, daß die Überholkupplung 12 erneut angespannt, somit wieder
Reibungsschluß hergestellt und Teil 5 angetrieben wird, und zwar mit der Energie
des Federkraftspeichers 3. Dieses Wechselspiel wiederholt sich und führt rasch zu
einer Art Gleichgewichtszustand, bis die Bewegungsenergie des Federkraftspeichers
3 aufgebraucht und das Schrittabtriebselement 5 zum Stillstand gekommen ist.
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Die Schnittansicht von F i g. 2 veranschaulicht die Kraft- bzw. Drehmomentübertragung
durch die als Schraubenfeder 13 ausgebildete Überholkupplung 7. Man erkennt, daß
die Schraubenfeder 13 mit größerer Wicklungslänge auf dem zylindrischen Teil 9 des
Schrittabtriebselementes 5 aufliegt, während nur wenige Windungen auf den zylindrischen
Tei110 des Federkraftspeichers 3 entfallen. Das obere Ende der Schraubenfeder 13
läuft frei aus, d. h. es übt die Kraft bzw. das Drehmoment 0 aus, während das untere
Ende der Schraubenfeder 13 mit der Verankerung 11 an der Steuerscheibe 8 befestigt
ist. Dabei wird stets eine Kraft bzw. ein Drehmoment wirksam, das infolge von gleichem
Wicklungssinn der Schraubenfeder 13 und Drehsinn der Steuerscheibe 8 stets eine
Anspannung der Schraubenfeder 13 bewirkt. Dadurch wird der Reibungsschluß von Teil
9 und Teil 10 wiederhergestellt, der bei zu schnellem Ablauf des Federkraftspeichers
3 durch Öffnung der Wicklung von Schraubenfeder 13 gelöst wird.
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Bei der Anordnung gemäß F i g. 3 handelt es sich um eine einfach und
raumsparend aufgebaute Antriebsvorrichtung, bei welcher ein kontinuierlicher Antrieb
1 auf den Federkraftspeicher 3 wirkt. Dessen freier Ablauf wird durch eine Sperre
18 verhindert, die mit dem Hemmwerk 6 für das Schrittabtriebselement 5 einstückig
gestaltet sein kann. Ihre Betätigung kann durch einen nicht dargestellten, mit dem
Federkraftspeicher 3 koaxialen Exzenter erfolgen. Das zylindrische Teil 9 des Schrittabtriebselementes
5 läuft in eine Achse 16 aus, auf welcher das Gehäuse 17 des Federkraftspeichers
3 mit seinem zylindrischen Teil 10 drehbar gelagert ist. Die Überholkupplung 12
besteht wieder aus einer Schraubenfeder 13, deren eines Ende durch die Verankerung
11 auf der Steuerscheibe 8 befestigt ist. Das als Zweizahn ausgebildete Schrittabtriebselement
5 ist in einer Platine 14 und das andere Wellenende in einer Platine 15 gelagert.
Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht der von F i g. 1, wobei die Rädersätze
vom Motor 2 zu dem kontinuierlichen Antrieb 1 und der Steuerscheibe 8 der Übersichtlichkeit
halber nicht eingezeichnet sind. Da der Wicklungssinn der Schraubenfeder 13 mit
der Drehrichtung des Schrittabtriebselementes 5 übereinstimmt, verlaufen die Bewegungen
alle mit gleichem Drehsinn. Das Antriebsrad 1 ist hierbei also mit dem inneren Ende
der Aufzugsfeder 3 verbunden und auf der Welle 16 frei drehbar.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist ein Gangrad 4 in Draufsicht
dargestellt, wobei als Ablaufbremse 7 ein schwenkbar gelagerter Schwinganker 21
mit Klauen 24 dient, welche abwechselnd in die Verzahnung eines Zahnrades des Schrittwerkes
4 eingreifen. Der Schwinganker 21 besitzt einen Arm 26, welcher durch eine Feder
22 nach einer Seite vorgespannt ist. Er kommt dadurch zur ständigen Anlage an einen
Exzenter 23, welcher von dem kontinuierlichen Antrieb 1 mit höherer Drehzahl als
der Federspeicher aus angetrieben wird. Auch hierbei wird die Energie zur Steuerung
der Ablaufbremse 7 nicht dem Federkraftspeicher 3, sondern dem gemeinsamen kontinuierlichen
Antrieb 1 entnommen, dessen Darstellung der Übersichtlichkeit halber weggelassen
ist.
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F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die Antriebsvorrichtung
wiederum aus einem kontinuierlichen Antrieb 1 mit einem Motor 2 und einem Federkraftspeicher
3 besteht, welcher das Schrittabtriebselement 5 antreibt. Der Deutlichkeit halber
sind hier die sperrenden Elemente nicht eingezeichnet. Das Schrittabtriebselement
5 ist durch eine Rückübersetzung 25 und eine Überholkupplung 12 wiederum mit der
Antriebsseite verbunden, so daß die zusätzlichen Drehbeschleunigungen des Schrittabtriebselementes
5 von dem Getriebe und dem Motor selbst aufgefangen werden. Dabei kann die Rückübersetzung
25 auf den ohnedies benötigten Achsen des kontinuierlichen Antriebes 1 lagern. Da
die Rückführung der Schrittbewegung mit demselben Drehsinn erfolgen muß, weil sonst
die Überholkupplung 12 blokkieren würde, ist es an sich erforderlich, daß die Anzahl
der Achsen der Rückführung 25 ebensogroß ist, wie die des Getriebes, im kontinuierlichen
Antrieb 1, doch können auch noch zusätzliche Räderpaare vorgesehen sein.