DE1750709B1 - Schrittschaltwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrittschaltwerk mit einem mit zwei wechselweise antreibenden Schaltklinken zusammenwirkenden Schaltrad, wobei der Antrieb der zweiten Schaltklinke in der Antriebsphase der ersten Schaltklinke und der Antrieb der ersten Schaltklinke in der Antriebsphase der zweiten Schaltklinke auf die Drehbewegung des Schaltrades verzögernd einwirken.

Bei einem bekannten Schrittschaltwerk werden die wechselweise in Eingriff mit dem Schaltrad gelangenden Schaltklinken unter der Steuerung von Schaltmagneten von Nockenscheiben angetrieben und durch besondere, ebenfalls von auf der gleichen Antriebswelle befindlichen Nockenscheiben gesteuerten Schaltgliedern abwechselnd in die und aus den ihnen zugeordneten Ausnehmungen des Schaltrades bewegt.

Innerhalb eines Arbeitszyklus muß also hier die gleiche Schaltklinke als kraftschlüssig an der steuernden Nockenscheibe gehaltenes Beschleunigungsund Verzögerungsorgan wirken und ist über die steuernde Nockenscheibe mit dem die jeweils andere Schaltklinke beeinflussenden, ebenfalls kraftschlüssig an der sie steuernden Nockenscheibe gehaltenen Schaltglied getrieblich verbunden.

Außerdem sind zur Erzielung hoher Taktfrequenzen Schaltklinken und Schaltglieder sehr leicht ausgebildet. Mit dieser Art von Schrittschaltwerken lassen sich daher nur relativ geringe Massen stoßfrei beschleunigen. Bei großen mit dem Schaltrad verbundenen Massen würde darüber hinaus die durch die Art des Eingriffs zwischen Schaltklinke und Schaltrad bedingte starke Beanspruchung zu einem erheblichen Verschleiß führen.

Um den Verschleiß zwischen einem Schaltrad und einer Schaltklinke niedrig zu halten, ist es bei sogenannten Hemmwerken bekannt, die mit der Schaltklinke zusammenwirkenden Zähne des Schaltrades als eine gleichförmige Bewegung der Schaltklinke verursachende Kurven auszubilden.

Abgesehen davon, daß auch hier nur relativ geringe Massen zu bewegen sind, ist das Schaltrad das treibende und die nur einmal vorhandene Schaltklinke das getriebene Teil der Einrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittschaltwerk mit zwei wechselweise antreibenden Schaltklinken zu schaffen, das einen möglichst gleichmäßigen Bewegungsablauf aufweist, so daß auch bei Beschleunigung großer mit dem Schaltrad verbundener Massen keine unzulässig hohen Beanspruchungen des Schrittschaltwerkes auftreten und der Verschleiß so gering wie möglich gehalten ist, um eine lange Lebensdauer des Schrittschaltwerkes zu erzielen.

Diese Aufgabe ist bei einem Schrittschaltwerk mit einem mit zwei wechselweise antreibenden Schaltklinken zusammenwirkenden Schaltrad, bei dem der Antrieb der zweiten Schaltklinke in der Antriebsphase der ersten Schaltklinke und der Antrieb der ersten Schaltklinke in der Antriebsphase der zweiten Schaltklinke auf die Drehbewegung des Schaltrades verzögernd einwirken, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das in an sich bekannter Weise als Kurvenscheibe ausgebildete Schaltrad mit für jeden Drehschritt jeweils in Bewegungsrichtung auf größerem Wege ansteigenden und auf kleinerem Wege abfallenden Flanken versehen ist und beide Schaltklinken mit der Kurvenscheibe dauernd, jedoch um einen Winkelbetrag gegeneinander versetzt in Eingriff stehen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mit der Kurvenscheibe eine Rastscheibe starr verbunden, deren Rastklinke vom Stellmotor der einen Schaltklinke betätigt wird.

Das abwechselnd erfolgende Antreiben und Bremsen durch jeweils unterschiedliche mit dem Schaltrad ständig in Eingriff stehende Schaltklinken in Verbindung mit dem als Kurvenscheibe ausgebildeten Schaltrad ermöglicht erstmals, mit einem Schrittschaltwerk der hier in Frage stehenden Art auch relativ große Massen, wie sie beispielsweise fernlenkbare Flugkörper in eine Nachladestellung brin- gende Trommelmagazine zur Aufnahme einer Vielzahl von Flugkörpern darstellen, gleichmäßig in gleichbleibenden Schritten stoßfrei zu bewegen, ohne daß dabei ein unerwünschter Verschleiß der Schaltorgane auch bei längerer Betriebszeit eintritt.

Die Erfindung ist an Hand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schrittschaltwerk in der Ruhestellung,

F i g. 2 das in F i g. 1 dargestellte Schrittschaltwerk nach Ablauf eines halben Drehschrittes,

F i g. 3 das Schrittschaltwerk kurz vor Erreichen der Ruhelage,
F i g. 4 schematisch die Umschaltvorrichtung für den Stellmotor und

F i g. 5 eine etwas andere Ausführungsform des Schrittschaltwerks mit einem zweiten Stellmotor.

Ein Schaltrad 1 ist derart angeordnet, daß es mit einer hier nicht näher dargestellten Magazintrommel 22 direkt verbunden ist, so daß bei jedem Drehschritt des Schaltrades 1 auch die Magazintrommel um einen Drehschritt weitergedreht wird. Das Schaltrad 1 besteht aus einer Kurvenscheibe 2 und einer weiteren vorzugsweise kreisförmigen Scheibe 3, die mehrere, jeweils einem Drehschritt des Schaltrades zugeordnete Aussparungen 4 aufweist, in die eine Rasterklinke 5 zur formschlüssigen Arretierung des Schaltrades in der betreffenden Drehstellung eingreift.

Eine erste Schaltklinke 6 korrespondiert über eine mit der Schaltklinke drehbar verbundene Rolle 7 mit den einzelnen Flanken der zahnradartig ausgebildeten Kurvenscheibe 2 des Schaltrades 1. Die Schaltklinke 6 ist dabei um eine Drehachse 8 derart schwenkbar, daß sie eine annähernd radiale Bewegung auf das Schaltrad 1 ausübt. Die Bewegung der Schaltklinke 6 wird dabei von einem Stellmotor 9 bewirkt, dessen Kolbenstange 10 mit der Schaltklinke 6 über ein Drehgelenk so verbunden ist, daß eine Schwenkbewegung um eine senkrecht zur Schaltklinke 6 liegende Drehachse möglich ist. Der Stellmotor 9 ist um eine, zu dieser letztgenannten Drehachse parallele weitere Drehachse schwenkbar mit der Rasterklinke 5 verbunden, die um eine Drehachse 12 schwenkbar ist. Mit dem Stellmotor 9 ist ein in F i g. 4 näher dargestellter hydraulischer Umschalter 20 verbunden, der immer dann umschaltet, wenn der Stellmotor 9 eine seiner Endstellungen erreicht hat.

An dem der Drehachse 12 gegenüberliegenden Ende der Rasterklinke 5 ist diese auf einem Rollager 13 derart gelagert, daß eine Bewegung um die vertikale Drehachse 12 in der horizontalen Ebene mög-

lieh ist. Die Rasterklinke 5 weist eine Rolle 14 auf, die in die Ausnehmungen 4 der kreisförmigen Scheibe 3 des Schaltrades 1 eingreifen kann. In der Nähe des Verbindungspunktes zwischen der Rasterklinke 5 und dem Stellmotor 9 ist mit dem Stellmotor 9 eine Schraubenfeder 15 verbunden, deren anderes Ende in einem hier nicht näher dargestellten Widerlager 16 so festgelegt ist, daß von der Schraubenfeder 15 bei einer Bewegung der Rasterklinke 5 um die Drehachse 12 auf diese eine Rückstellkraft ausgeübt wird.

Der Schaltklinke 6 etwa gegenüberliegend, aber um einen Winkelbetrag versetzt, ist eine weitere mit dem Schaltrad 1 zusammenwirkende Schaltklinke 17 vorgesehen, die um eine Drehachse 11 schwenkbar ist. Auch die Schaltklinke 17 weist eine Rolle 18 auf, über die sie mit den Flanken der zahnradförmig ausgebildeten Kurvenscheibe 2 korrespondiert. Gegenüber der Drehachse 11 ist ein als Schraubenfeder ausgebildeter Kraftspeicher 19 mit der Schaltklinke so 17 derart beweglich verbunden, daß eine Schwenkbewegung zwischen Kraftspeicher 19 und Schaltklinke 17 in der horizontalen Ebene möglich ist.

Über die in F i g. 4 näher dargestellte Umschalteinrichtung 20 erhält der Stellmotor 9 ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel durch eine Druckleitung 21, die über eine erste regelbare Drossel 22 und ein Ventil 23 den Stellmotor 9 derart beaufschlagt, daß bei öffnung des Ventils 23 der Kolben 91 des Stellmotors 9 aus diesem herausgefahren wird. Das andere Ende des Stellmotors 9 ist mit einer Rücklaufleitung 24 verbunden. Das Ventil 23 wird bei Erreichen der beiden Endlagen des Kolbens 91 des Stellmotors 9 jeweils z. B. elektrisch umgeschaltet, und zwar derart, daß bei der Stellung des Stellmotors 9, bei der sich der Kolben 91 am weitesten im Stellmotor befindet, die Druckleitung 21 über die Drossel 22 und den Anschluß 25 auf den Stellmotor durchgeschaltet ist, und bei der Stellung, bei der der Kolben 91 am weitesten aus dem Stellmotor 9 herausgefahren ist, der Anschluß 25 des Stellmotors 9 über eine weitere Drossel 26 mit der Rücklaufleitung 24 verbunden ist.

Mit Hilfe dieses jeweils in einer Extremlage des Kolbens 91 vom Stellmotor selbsttätig umgeschalteten Ventils 23 wird in einfacher Weise erreicht, daß der Stellmotor 9 jeweils bei einer Bewegung des Kolbens 91 in den Stellmotor hinein als Dämpfungseinrichtung wirkt, da das vom Kolben 91 in ihm verdrängte Druckmittel über das Ventil 23 und die regelbare Drossel 26 an die Rücklaufleitung 24 gegeben wird.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Stellung des Schrittschaltwerks befindet sich dieses im Ruhezustand, wobei der Kolben des Stellmotors 9 ganz in den Stellmotor eingefahren ist, wodurch die Rolle 14 der Rastklinke 5 sich in einer zugeordneten Ausnehmung 4 der kreisförmigen Scheibe 3 des Schaltrades 1 zu dessen Arretierung befindet. Die Schaltklinke 6 befindet sich kurz hinter ihrer ersten Extremlage, in der die mit ihr verbundene Rolle 7 sich an einer am weitesten von der Drehachse des Schaltrades 1 entfernten Stelle der zahnradförmig ausgebildeten Kurvenscheibe 2 befindet. Die Schaltklinke 17 befindet sich in der Ruhestellung dagegen in ihrer zweiten Extremlage, d. h. die mit ihr verbundene Rolle 18 berührt die Kurvenscheibe 2 des Schaltrades 1 in einem Punkt der Kurvenscheibe 2, der der Drehachse des Schaltrades 1 am nächsten liegt. Durch die Formgebung der Kurvenscheibe 2 und die gegeneinander etwas versetzt angeordneten Schaltklinken 6 und 17 ist sichergestellt, daß die jeweils nicht angetriebene Schaltklinke durch das von der angetriebenen Schaltklinke aufgebrachte Drehmoment vor Erreichen der Ruhestellung jeweils ihre erste Extremlage überfährt, so daß keine Unterbrechung im Bewegungsablauf des Schrittschaltwerkes auftreten kann. Soll das Schrittschaltwerk um einen Drehschritt weitergeschaltet werden, so wird der Stellmotor 9 eingeschaltet, wodurch der Kolben aus dem Stellmotor langsam ausgefahren wird. Dadurch wird über die Schaltklinke 6 einmal eine Kraft auf die Kurvenscheibe 2 des Schaltrades 1 ausgeübt, die infolge der Formgebung der mit der Rolle 7 der Schaltklinke 6 korrespondierenden Flanke der Kurvenscheibe 2 dem Schaltrad 1 ein Drehmoment erteilt. Eine Drehbewegung des Schaltrades 1 ist jedoch vorerst noch nicht möglich, da sich die Rolle 14 der Rasterklinke 5 noch in einer Ausnehmung 4 der kreisförmigen Scheibe 3 des Schaltrades 1 befindet und dieses damit arretiert. Da sich also die Schaltklinke 6 infolge des gesperrten Schaltrades 1 um die Drehachse 8 nicht in Richtung der Drehachse des Schaltrades 1 bewegen kann, wirkt sich die Bewegung des Kolbens des Stellmotors 9 so aus, daß über den Befestigungspunkt zwischen Stellmotor 9 und Rasterklinke 5 auf diese eine solche Kraft ausgeübt wird, daß gegen die Rückstellkraft der Schraubenfeder 15 eine Schwenkbewegung der Rasterklinke 5 um die Drehachse 12 stattfindet. Durch diese Schwenkbewegung wird aber die Rolle 14 aus ihrer zugeordneten Ausnehmung 4 des Schaltrades 1 ausgerückt, so daß dieses entsperrt ist.

Nach der Entsperrung des Schaltrades 1 bewegt sich die Schaltklinke 6 unter Einwirkung des Stellmotors 9 etwa radial auf die Drehachse des Schaltrades 1 zu, wobei die mit ihr verbundene Rolle 7 auf der Flanke der Kurvenscheibe 2 abrollt und damit dem Schaltrad 1 ein Drehmoment erteilt. Die durch dieses Drehmoment eingeleitete Drehbewegung des Schaltrades 1 bewirkt eine Bewegung der zweiten Schaltklinke 17 um ihren Drehpunkt 11 derart, daß die mit ihr verbundene Feder 19 zusammengedrückt, also ein Teil der von der Schaltklinke 6 an das Schaltrad 1 übermittelte Energie in der Feder 19 gespeichert wird.

Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Schwenkbewegung der beiden Schaltklinken 6 und 17 gerade gegenläufig, also gegeneinander um 180 Grad phasenverschoben, ist. Durch den gleichzeitigen Abbau eines Teils des von der Schaltklinke 6 dem Schaltrad 1 erteilten Drehmoments mit Hilfe der Schaltklinke 17 und der Feder 19 und durch die Form der Kurvenscheibe wird eine weitgehend gleichförmige Drehbeschleunigung des Schaltrades 1 erzielt, so daß ein Durchschleudern, also eine Trennung zwischen Rolle 7 und jeweils korrespondierender Flanke der Kurvenscheibe 2 verhindert wird.

Dem Schaltrad 1 wird auf diese Weise so lange ein Drehmoment erteilt, bis sich die Schaltklinke 6 in ihrer zweiten Extremlage befindet, in der die Rolle 7 die Kurvenscheibe 2 in einem der Drehachse des Schaltrades 1 am nächsten liegenden Punkt berührt. Bei dieser in F i g. 2 gezeigten Stellung des Schrittschaltwerkes hat also der Stellmotor 9 seine andere Endlage erreicht, wodurch der Umschalter 20 den

Druckmittelkreis des Stellmotors 9 in der an Hand der F i g. 4 näher erläuterten Weise derart umschaltet, daß der Kolben bei seinem Einfahren in den Stellmotor 9 gedämpft wird.

Das Schaltrad 1 besitzt in dieser Stellung eine gewisse Rotationsenergie, die eine Weiterdrehung des Schaltrades 1 ermöglichen würde, bis dieses durch die auf das Schaltradi wirkenden Reibungskräfte zum Stillstand käme. In der in F i g. 2 gezeigten Stellung des Schrittschaltwerkes befindet sich nun aber die Schaltklinke 17 in ihrer ersten Extremlage, d. h. die mit ihr verbundene Feder 19 übt über die Schaltklinke 17 und die mit ihr verbundene Rolle 18 auf das Schaltrad 1 ein Drehmoment aus. Die Feder 19 ist nun so bemessen, daß das in dieser Stellung auf das Schaltrad 1 ausgeübte Drehmoment gerade so groß ist, daß die bei einer Weiterdrehung auf das Schaltrad wirkenden Reibungskräfte gerade kompensiert werden. Würde also die Schaltklinke 6 und der mit Hilfe des hydraulischen Stellmotors 20 umgeschaltete Stellmotor 9 vernachlässigt, so würde jetzt das Schaltrad 1 eine gleichförmige Drehbewegung ausführen. Bei dieser Drehbewegung wird jedoch tatsächlich die Schaltklinke 6 über die mit ihr verbundene Rolle 7 aus ihrer zweiten Extremlage in Riehtung auf ihre erste Extremlage bewegt, wobei dieser Bewegung der mit ihr verbundene Stellmotor dämpfend entgegenwirkt, also bei einer Weiterdrehung des Schaltrades 1 laufend Rotationsenergie vernichtet wird. Die Dämpfung des Stellmotors 9 ist dabei so ausgelegt, daß durch ihn etwa gerade soviel Rotationsenergie des Schaltrades 1 vernichtet wird, wie zum Erreichen der nächsten Drehstellung des Schaltrades 1 erforderlich ist, in der sich die Schaltklinke 6 wieder in ihrer ersten und die Schaltklinke 17 wieder in ihrer zweiten Extremlage befindet. Bei Erreichen dieser Stellung ist der Kolben des Stellmotors 9 vollständig in den Stellmotor 9 eingefahren, so daß über die Rückstellkraft der Schraubenfeder 15 auch die Rasterklinke 5 durch Schwenken um ihren Drehpunktl2 in ihre Ruhelage gelangt, wobei automatisch die mit ihm verbundene Rolle 14 in eine bei der entsprechenden Drehstellung des Schaltrades 1 vor dieser Rolle 14 stehende Ausnehmung 4 einrastet.

Durch den teilweisen Kräfteaustausch zwischen den beiden Schaltklinken 6 und 17, der über das Schaltrad 1 stattfindet, und insbesondere durch die gleichförmige Vernichtung der nach der Erteilung des Drehmoments auf das Schaltradi diesem innewohnenden Rotationsenergie unabhängig von den Reibungskräften wird ein sehr gleichförmiger ruhiger Lauf des Schrittschaltwerkes erreicht, so daß auch beim Antrieb größerer Massen durch das Schaltrad 1 ein nur sehr geringer Verschleiß der miteinander in Eingriff befindlichen Teile des Schrittschaltwerkes auftreten kann.

In F i g. 5 ist schließlich ein etwas anderes Ausführungsbeispiel des Schrittschaltwerkes dargestellt, bei dem der als Schraubenfeder 19 ausgebildete Kraftspeicher durch einen kleinen hydraulischen oder pneumatischen Stellmotor 21 ersetzt ist. Der Stellmotor 21 wird dabei vorzugsweise als hydraulische Feder betrieben und in hier nicht dargestellter Weise mit Druckmittel konstanten Drucks beaufschlagt, so daß er bei der Erteilung des Drehmoments durch die Schaltklinke 6 einen gewissen Anteil dieses dem Schaltrad 1 erteilten Drehmoments durch Dämpfung vernichtet. Bei der Bewegung der Schaltklinke 17 aus ihrer ersten in ihre zweite Extremlage wird dagegen vom Stellmotor 21 eine vom jeweiligen Kolbenhub unabhängige, konstante Kraft aufgebracht, die dem Schaltrad 1 über die Schaltklinke 17 ein solches Drehmoment erteilt, daß die auf das Schaltrad 1 wirkenden Reibungskräfte gerade kompensiert werden. Eine solche Wirkungsweise eines Stellmotors kann erreicht werden, wenn dieser bei relativ kleinem Hubvolumen direkt mit einem das Druckmittel enthaltenden Druckbehälter verbunden ist, wobei das Hubvolumen des Stellmotors gegenüber dem Volumen des Druckbehälters vernachlässigbar klein ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schrittschaltwerk mit einem mit zwei wechselweise antreibenden Schaltklinken zusammenwirkenden Schaltrad, wobei der Antrieb der zweiten Schaltklinke in der Antriebsphase der ersten Schaltklinke und der Antrieb der ersten Schaltklinke in der Antriebsphase der zweiten Schaltklinke auf die Drehbewegung des Schaltrades verzögernd einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise als Kurvenscheibe (2) ausgebildete Schaltrad (1) mit für jeden Drehschritt jeweils in Bewegungsrichtung auf größerem Wege ansteigenden und auf kleinerem Wege abfallenden Flanken versehen ist und beide Schaltklinken (6,17) mit der Kurvenscheibe dauernd, jedoch um einen Winkelbetrag gegeneinander versetzt im Eingriff stehen.

2. Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kurvenscheibe (2) eine Rastscheibe (3) starr verbunden ist, deren Rastklinke (5,14) vom Stellmotor (9) betätigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen