DE1775026C2 - Antriebsvorrichtung für Geräte und Maschinen der Feinwerktechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Geräte und Maschinen der Feinwerktechnik, bestehend aus einem Antriebsmotor, der über eine drehelastische Kupplung und eine parallel wirksame, alternativ eingeschaltete formschlüssige Kupplung auf eine Antriebswelle wirksam ist.

In zahlreichen Geräten und Maschinen der Feinwerktechnik werden einzelne Geräteteile bzw. Maschinenfunktionen nur zeitweise an den ständig laufenden Antriebsmotor angeschaltet. Durch diese unregelmäßigen und meist sehr rasch eintretenden Belastungen und Entlastungen des Motors wird die Gleichmäßigkeit der Motordrehzahl und somit der Antriebsdrehzahl ungünstig beeinflußt. Diese Schwierigkeit tritt bei den verschiedensten Maschinen der genannten Gattung, insbesondere z. B. bei Rechenmaschinen, Buchungsmaschinen, Schreibmaschinen. Fernschreibern. Druckwerken und ähnlichen Maschinen auf. bei denen jeweils zur Ausführung eines Arbeitstaktes, z. B. einer Rechenoperation, eines Typenabdruckes oder der Auslösung einer sonstigen Maschinenfunktion, die entsprechende Baugruppe für die Dauer eines Zyklus oder einer Zyklusfolge an den Antrieb angekuppelt wird.

Es sind bereits verschiedene Maßnahmen bekannt, dieser Schwierigkeit zu begegnen. So hat man zur Erhöhung der Bewegungsenergie der Antriebswelle auf dieser ein Schwungrad befestigt, um auf diese Weise einen verbesserten Gleichlauf zu erhalten. Zur Verringerung der Rückwirkungen der Belastungsänderungen auf den Motor ist es außerdem bekannt, zusätzlich zu dem Schwungrad zwischen dem Antriebsmotor und der Antriebswelle eine drehelastische Kupplung anzuordnen, die insbesondere Drehschwingungen absorbiert, aber darüber hinaus auch bezüglich anderer Störeinflüsse dämpfend wirkt und außerdem bei plötzlichen Drehmomentänderungen zwischen Abtrieb und Antrieb ausgleichend wirksam ist.

Bei Maschinen der zuvor genannten Gattungen, die häufig ein- und ausgeschaltet werden, wird aber das Federelement der drehelastischen Kupplung bei jedem Anlaufen und gegebenenfalls auch bei jedem Brems-

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Vorgang infolge des gegenüber dem Drehmoment bei Betriebsdrehzahl wesentlich höheren Anlaufmomentes bzw. Bremsmomentes sehr stark beansprucht. Das kann eine vorzeitige Ermüdung des Federmaterials und in ungünstigen Fällen den völligen Ausfall des Federelemems schon nach relativ kurzer Betriebsdauer zur Folge haben. Baut man "hingegen eine stärkere Feder ein. die den höheren Belastungen beim Anlaufen und Abbremsen standhält, so muß man auf eine optimale Federcharakteristik während des normalen Betriebes, also bei Betriebsdrehzahl, verzichten. Gerade bei Betriebsdrehzahl soll aber die drehelastische Kupplung ihre eigentliche Aufgabe erfüllen und darf deshalb nicht mit zu hoher Steifigkeit ausgelegt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der dargestellten Nachteile der bekannten Antriebssysteme eine Antriebsvorrichtung für Geräte und Maschinen der Feinwerktechnik zu schaffen, die auch bei häufigem Ein- und Ausschalten die Verwendung eines optimal ausgelegten Federelements für die drehelastische Kupplung ermöglicht, ohne daß die Gefahr einer Überlastung und vorzeitigen Zerstörung der Feder in Kauf genommen werden muß. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß die formschlüssige Kupplung als Fliehkraft-Zahnkupplung ausgebildet ist. welche die Antriebswelle während des Anlaufens und Abbremsens des Motors formschlüssig mit dem Motor kuppelt. Das Ein- und Auskuppeln erfolgt bei der vorgesehenen Fliehkraft-Zahnkupplung in bekannter Weise selbsttätig.

Eine Antriebsvorrichtung, bei der der Motor über eine drehelastische Kupplung und eine parallel angeordnete, alternativ eingeschaltete formschlüssige Kupplung auf eine Antriebswelle wirkt, ist bereits be kannt. z. B. durch die USA.-Patentschrift 1 196 349. Diese Antriebsvorrichtung besitzt als elastisches Kupplungselement eine Spiral-Bandfeder.

Dieser Antrieb hat jedoch entsprechend seiner Bestimmung hauptsächlich als Fahrzeugantrieb die Funktion, den antreibenden Motor für einen allmählichen Start mit begrenzter Beschleunigung der Abtriebsseite im Sinne einer Zwischenspeicherung -on Antriebsenergie während der Beschleunigungsphase zu entlasten; nach Beendigung der Beschleunigungsphase wird bei der bekannten Anordnung sodann die gespeicherte Energie an die Abtriebsseite abgegeben, und bei Erreichen des Gleichlaufens beider Wellen kann die Klauenkupplung von Hand eingeschaltet werden. Eine im Prinzip ähnliche Lehre liegt einer weiteren, durch die deutsche Patentschrift 559 287 bekannten Antriebsvorrichtung zugrunde, bei der allerdings ein völlig unbelastetes Anlaufen des Motors angestrebt wird und die Kraftübertragung erst bei Überschreiten einer bestimmten Grenzdrehzahl wirksam werden soll: dementsprechend ist diese bekannte Antriebsvorrichtung als Fliehkraftkupplung mit reibschlüssiger Antriebsübertragung ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist demgegenüber für solche Anwendungsfälle entwickelt worden, bei denen während der Beschleunigungs- und der Verzögerungsphasen Antriebs- und Abtriebsseite starr gekuppelt sein sollen, während eine drehelastische Verbindung der beiden Wellen nur bei der Betriebsdrehzahl aufrechterhalten werden soll. Die Federelemente der drehelastischen Kupplung werden somit erst wirksam, wenn Antriebs- und Abtriebsseite die vorbestimmte Betriebsdrehzahl erreicht haben. Der Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung er-

zielt wird, besteht insbesondere darin, daß die Feder der drehelastischen Kupplung für die eigentlichen Betriebsverhältnisse optimal ausgelegt und durch das hohe Anlaufmoment nicht beschädigt werden kann. Weitere Vorteile sind der einfache Aufbau und die Möglichkeit der Gestaltung als kompakte Baugruppe mit geringem Raumbedarf.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in auseinandergezogener Anordnung eine schaubildliche Ansicht einer Antriebsvorrichtung für eine feinmechanische Maschine,

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei die einzelnen Teile jedoch in zusammengebautem Zustand dargestellt sind, und

F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 in F i g. 2 zur Darstellung der Fliehkraftkupplung.

In F i g. 1 ist ein Elektromotor 10 mit einem Rotor 11 dargestellt, der als permanent phasengeteilter Induktionsmotor ausgebildet ist. dessen Anlaufmoment wesentlich höher ist als das im Normalbetrieb abgegebene Drehmoment. Hier/u dient ein über die Starterwicklungen des Motors geschalteter (nicht dargestellter) Anlaßkondensator.

Im Rotor 11 befindet sich eine zentrale Bohrung 12, durch welche die Antriebswelle 13 geführt ist. Mittels Wälzlager 14 und 15 ist der Rotor Il auf der Welle 13 drehbar gelagert.

Die Antriebswelle 13 ragt zu beiden Seiten des Moto.s 10 heraus. Sie trägt an ihrem einen Ende eine Zahnriemenscheibe 16, über die ein Zahnriemen 17 gelegt ist, der die Antriebswelle 13 mit der (nicht dargestellten) Abtriebs(Last-)seite kuppelt. Auf dem entgegengesetzten Ende der Antriebswelle 13 ist ein Schwungrad 18 mit einer Nabe 19 mittels einer Stellschraube verdrehsicher befestigt.

An der einen Stirnseite des Rotors It befindet sich eine zylindrische Hülse 20, in deren äußerer Kante Nuten 21 zur Aufnahme von entsprechenden Ansätzen 22 vorgesehen sind, die eine Scheibe 23 an ihrem Umfang trägt. Die Scheibe 23 und die Hülse 20 bilden das Gehäuse 24 für eine Feder 25. Die Feder 25 ist als Spiral-Bandfeder ausgebildet. Das äußere Ende 26 der Feder 25 ist so gebogen, daß es in eine von mehreren, am Umfang der Scheibe 23 in axialer Richtung abgebogenen Nasen 27 eingehängt werden kann. Das innere Ende der Feder 25 ist an einem Mitnehmer 28 an der Antriebswelle 13 befestigt.

Die Scheibe 23 trägt weiterhin zwei Bolzen 29. auf denen je eine Klinke 30 drehbar gelagert ist (F i g. 3). Die zueinander benachbarten Enden der Klinken 30 sind durch Zugfedern 31 miteinander verbunden, unter deren Wirkung die Klinken 30 in ein Zahnritzel 32 eingreifen. Das Zahnritzel 32 ist, ebenso wie der Mitnehmer 28, verdrehfest auf der Antriebswelle 13 verkeilt. An der Scheibe 23 befinden sich weiterhin zwei Anscnlagstifte 33, durch welche die auswärts gerichtete Schwenkbewegung der Klinken 30 begrenzt wird. Die Klinken 30 mit den Zugfedern 31 und dem Zahnriizel 32 bilden eine Fliehkraft-Zahnkupplung, die im unteren Drehzahlbereich der Antriebswelle 13 eine formschlüssige Kupplung zwischen dem Rotor 11 und der Antriebswelle 13 herstellt

ίο Im folgenden wird die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung erläutert.

Angenommen, der Motor 10 ist ausgeschaltet, so befinden sich alle Teile im Ruhezustand und die Klinken 30 sind im Eingriff mit dem Zahnritzel 32. Mit dem Ein-

IS schalten des Motors 10 erhält der Rotor 11 ein hohes Anlaufdrehmoment, und dieses wird über die eingerastete Fliehkraft-Zahnkupplung unmittelbar auf die Antriebswelle 13 übertragen. Für die Dauer der Wirksamkeit der Fliehkraft-Zahnkupplung ist die Feder 25 unwirksam, indem sie lediglich mit dem Rotor 11 und der Antriebswelle 13 mitläuft.

Sobald die Drehzahl des Rotors 1! einen bestimmten Wert erreicht hat, bei dem die Klinken 30 unter der Wirkung der Fliehkraft aus dem Zahnritzel 32 ausgeho-

a5 ben und nach außen gegen die Anschlagstifte 33 geschwenkt werden, ist die formschlüssige Verbindung zwischen dem Rotor 11 und der Antriebswelle 13 über die Fliehkraft-Zahnkupplung gelöst und die Feder 25 wird als flexibles Kupplungsglied zwischen dem Rotor 11 des Motors 10 und der Antriebswelle 13 wirksam. Solange die anzutreibende Maschine im Leerlauf läuft, bleibt die Feder 25 hierbei nur so weit aufgewickelt, daß sie das entsprechende Leerlaufdrehmoment überträgt.

Wenn abtriebsseitig die Belastung ansteigt, beispielsweise durch Einschalten bestimmter Funktionen während des Leerlaufs, neigt die Antriebswelle 13 dazu, ihre Drehzahl zu verringern. Dem wirkt jedoch das Schwungrad 18 infolge seiner Massenträgheit entgegen. Infolge der ansteigenden Abtriebsbelastung bewirkt der Rotor 11 ein weiteres Spannen der Feder 25, wobei zwischen dem Rotor 11 und der Antriebswelle 13 eine relative Drehbewegung stattfindet. Die Feder 25 ist vorzugsweise so zu bemessen, daß sie bei der größten auftretenden Abtriebsbelastung nahezu vollständig, jedoch im Leerlauf nur um einen Bruchteil einer Umdrehung aufgewickelt wird.

Ist das Aufwickeln der Feder 25 unter der Wirkung der ansteigenden Abtriebsbelastung beendet, so hört auch das Voreilen des Rotors U gegenüber der Antriebswelle 13 auf und zwischen beiden Teilen stellt sich, solange die Abtriebslast gleich bleibt, ein Gleichgewichtszustand ein. Wird die Abtriebsbelastung wieder verringert, so entspannt sich die Feder 25 wieder und gibt die gespeicherte Energie über die Antriebswelle 13 ab.

Die Ansprüche 2 und 3 sind echte Unteransprüche und gelten nur in Verbindung mit Patentanspruch 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 3 Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Geräte und Maschinen der Feinwerktechnik, bestehend aus einem Antriebsmotor, der über eine drehelastische Kupplung und eine parallel angeordnete, alternativ eingeschaltete formschlüssige Kupplung auf eine Antriebswelle wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Kupplung als Fliehkraft-Zahnkupplung (30 bis 32) ausgebildet ist, welche die Antriebswelle (13) während des Anlaufens und Abbremsens des Motors (10) formschlüssig mit dem Motor kuppelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkrafi-Zahnkupplung zwei unter der Kraft von Zugfedern (31) in ein auf der Antriebswelle (13) befindliches Zahnritzel (32) eingreifende Klinken (30) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao zeichnet, daß die drehelastische Kupplung (23 bis 25) als Kupplungselement eine Spiral-Bandfeder (25) aufweist.