DE1919809A1

DE1919809A1 - Steuerbares Schrittgetriebe

Info

Publication number: DE1919809A1
Application number: DE19691919809
Authority: DE
Inventors: Mueller Dipl-Ing Werner
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1969-11-20
Also published as: NL6907092A; NL142768B; SE344621B; AT298918B; JPS4930969B1; US3548671A; FR2008193A1; GB1269984A; CH482951A

Description

Steuerbares Schrittgetriebe

ü-egenstand vorliegender Erfindung ist ein steuerbares Schrittgetriebe zum Ableiten von Einheitsdrehschritten und von lückenlosen Folgen solcher Einheitsdrehschritte einer Ausgangswelle von einer kontinuierlich angetriebenen Eingangswelle ih Abhängigkeit von Steuersignalen.

Derartige, an sich bekannte Schrittgetriebe werden mit Vorteil zur digitalen Verschiebung von haschinenelementen oder z.B. von Schreibstiften bei Koordinatographen anstelle von steuerbaren Sciirittmotoren verwendet. liekannte Schrittgetriebe zum erwähnten Zweck können aus einem waiteserantrieb bestehen, dessen kontinuierlich angetriebene Antriebsscheibe elektromagnetisch ein- und ausrückbare Triebstöcke zum steuerbaren Eingreifen in eine Kreuzschlitz-Scheibe trägt, üei dieser Art

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eines steuerbaren Schrittgetriebes besteht Jeder einzelne Drehschritt aus einer lieschleunigungsphase aus dem Stillstand und einer anschliessenden Verzögerungsphase zum Stillstand» so daß jede Folge von Drehschritten durch je eine» wenn, auch nur momentane Stillstandsphase unterbrocnen wird. Dies ist unerwünscht.

Nach der älteren Anmeldung P 17 5o oH.o der Anmelderin kann dieser Überstand dadurch vermieden werden, dass in Abhängig- ι keit von der Eingangswellendrehung dauernd achsial hin- * und herbewegte, elektromagnetisch ein- und ausrückbare Schältzapfen zum Eingreifen in vorbestimmte verschiedenartige Leitkurven von auf der Ausgangawelle sitzenden Schäiträdern steuerbar sind, derart, daß jede uewegungsphase aus einem -riescnleunigungshalbschritt aus dem Stillstand, einer beliebig wählbaren Anzahl von gleicnmässigen Ganzschritten und einem Verzögerungshalbschritt zum Stillstand bestellt. Dieses vörbekannte jjauprinzip exnes eingangs erwähnten» steuerbaren" Schrittgetriebes zeigt aber den wachteil, daß für jeden Dreh.-schritt, d.h. auch für eine lückenlose Folge von gleichmässigen Ganzschritten, mindestens einer der hin- und herbewegten, elektromagnetisch ein- und ausrückbaren Schaltzapfen zur Ausführung eines Schrittes gesteuert werden muss.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist in einer wesentlichen baulicnen und funktionellen Vereinfachung eines Scnrittge- . triebes zu erblicken,, derart, daß nur die xieschleunigungs- und Verzögerungsschritte der .Ausgangswelle durch entsprechend gesteuerte i'iitnehmervorrichtungen ausgelöst werden müssen,., während die Ausgangswelle für die gleichförmigen. iJewegungsphasen einfach mit der kontinuierlich;angetriebenen,Eingangswelle und für die Stillstandsphasen mit einem.stillstehenden Getriebebauteil kraft- und formschlüssig gekuppelt sind._

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Erfindungsgemäss ist das vorliegende Schrittgetriebe dadurcn gekemizeichnet, daß mit der Eingangswelle ein drehbares Sonnenrad eines umlaufräder-b-etriebes zum kontinuierlichen iuitdreiien gekuppelt ist, daß dem zahnkranz des angetriebenen Sonnenrades der Zahnkranz eines feststehenden Sonnenrades koaxial gegenübersteht, daß mit den kjahnkränzen der beiden Sonnenräder der zahnkranz mindestens eines um die gemeinsame / ciice der beiden Sonnenräder umlaufendes tlanetenrades in Eingriff stein; und daß dieses Planetenrad an seiner inneren Stirnfläciie mindestens einen nach innen vorstehenden, exzentrisch zu seiner um die Sonnenradacnse umlaufenden Drehachse angeordneten i-iitnehmerkopf trägt, der relativ zu den beiden Sonnenrädern Epizykloiden-xJewegungen ausführt, daß zwischen den beiden Sonnenrädern ein zu diesen koaxiales und mit der Ausgangswelle zur Drehbewegungs-Ub er tragung· gekuppeltes Sternrad achsial verschiebbar gelagert ist, welcnes aus einer ersten Endlage, in der es mit dem einen Sonnenrad kraft- und formscnlüssig gekuppelt ist, in eine zweite Endlage, in der es mit dem anderen Sonnenrad kraft- und formschlüssig gekuppelt ist, hin- und herverschiebbar ist, dass zur Auslösung solcher Achsialverschiebungen des Sternrades aus der einen in die andere Endlage ein signalgesteuertes iiilfsgetriebe dient, welches dxe genannten Achsialverschiebungen des Sternrades derart als harmonische Sinus- bzw. Gonus-Funktion von der kontinuierlichen Drehung des angetriebenen Sonnenrades ableitet, daß während einer Achsialverscnxebung des Sternrades ein nitnehmerkopf mindestens eines Planetenrades dauernd in Eingriff mit einer Ausnehmung des Sternrades bleibt und dadurch das Sternrad sowie die damit gekuppelte Ausgangswelle stetig von der Drehgeschwindigkeit des einen Sonnenrades auf die Drehgeschwindigkeit des anderen Sonnenradesb'eschleunigt bzw. verzögert wird.

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Ein AusführungsbeiBpiel eines erfindungsgemäseen Schrittgetriebes ist in der zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt in der horizontalen Hittelebene }

]?ig. 2 einen Querschnitt, zum Teil in Ansicht, grundsätzlich nach der Linie II-iI von Fig. 1;

Pig. 3 eine Seitenansicht des Schieberkö'rpers; Pig. 4 eine Draufsicht auf den Schieberkörper}

Pig. 5 einen Querschnitt durch den Scnieberkörper nach der Linie V-V von Fig. 31

Pig. 6 ein uewegungsschema der Mtnehmerköpfe und des Schieberantriebes;

Pig. 7 das Zusammenwirken der i'iitnehmerköpfe mit den Ausnehmungen im Sternradi

Pig. 8 ein mögliches .bewegungsdiagramm der Ausgangswelle 5.

Das in den Pig. 1 und 2 dargestellte Schrittgetriebe umfasst eine Trägerkonstruktion für die beweglichen Teile, und diese Trägerkonstruktion ist in Platinenbauweise konzipiert. Sie umfasst drei Paare von Platinen 11, 12, 13, die unter Einsetzung von Distanzhülsen 14, 15 sowie von Platten 16 mit Hilfe von vier üugschraubenankern 1o gegenseitig starr verbunden sind. Die so gebildete Trägerkonstruktion enthält zwei üauptachsen Ap und Ar, welche sich rechtwinklig schneiden und die Zeicnnungsebene von Pig. 1 definieren. In der Achse A„ ist die Eingangswelle 2 des ü-etriebes gelagert.

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Sie wird zum betrieb von einem nicht gezeicnneten iuotor aus kontinuierlich angetrieben. Ss steht ihr in derselben Achse A₂ eine zweite Welle 2· gegenüber. Als Lager für diese beiden V,^rellen 2, 2¹ dienen Lagerblöcke 2o mit eingesetzten Hollenlagern 2o', und diese Lagerblöcke sind ihrerseits in entsprechenden Ausnehmungen der Platten 1b eingesetzt.

Die Wellen 2 und 2¹ tragen in drehfester Verbindung je ein Ritzel 21 bzw. 21' mit einer a.egelverzahnung. Diese j^egelverzahnungen der Ritzel 21, 21' stehen je mit einer entsprechenden Kegelverzahnung 31 von zwei Doppelrädern 3» 3¹ in Eingrifft deren waben mit xiilfe von Kugellagern 3o in den Platinen 13 drehbar gelagert sind. Die Abwälzkegel der Kegelritzel 21, 21 * auf den zugeordneten Zahnkränzen 31 der Doppelräder 3»3^f sind strichpunktiert in 3?ig. 1 eingezeichnet. Die beiden Doppelräder 3, 3¹ werden also von der kontinuierlich angetriebenen Eingangswelle 2 über das Kegelritzel 21 gegenläufig angetrieben und treiben ihrerseits über das Kegelritzel 21^f die Welle 2¹ gegenläufig zur Eingangswelle 2, aber mit derselben Drehgeschwindigkeit an. Die Kegelverzahnungen 32 bzw. 32· der gegenläufig um die Achse A₁- umlaufenden Doppelräder 3, 3¹ bilden je ein drehbares Sonnenrad eines Umlaufrädergetriebes G bzw. G', die zwischen den Platinen 12 und 13 eingebaut sind. Es steht diesen angetriebenen Sonnenrad-Verzahnungen 32, 32' je ein feststehendes Sonnenrad mit " einer spiegelbildlich gleichen Kegelverzahnung 33 gegenüber. Diese feststehenden Kegelkränze 33 sind mit den Platinen 12 starr verbunden. In je einem zu den beiden Sonnenrad-Zahn- : kranzpaaren 32, 33 koaxialen Ring 4 sind radiale Tragwilenzapfen 4o mit Kugellagern 41 für Planeten-Kegelritzel 42 eingesetzt. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel sind in jedem der Umlaufrädergetriebe G bzw. G' drei gleichmässig am umfang des Ringes 4 verteilte Planetenritzel 42 vorgesehen, und ^;

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die beiden itinge 4 werden lediglich durch die Zahneingriffe der Plaiietenritzel-Kegelverzahnungen in die Sonnenrad-Kegelverzahnungen 32, 33 zentriert und getragen. Auch die Abwälzkegelmäntel der Planetenritzel 42 sind strichpunktiert in Fig. 1 eingezeichnet. Die sich auf den kontinuierlich um die Achse Ac drehenden Zahnkränzen 32 und auf den feststehenden Zahnkränzen 33 abwälzenden Planetenritzel 42 führen also mit dem zugeordneten 'fragring 4 eine planetare ümlaufbewegung um die Achse A₁- aus, deren Drehgeschwindigkeit halb so gross ist, wie die den bewegten Sonnenrad-Zahnkränzen 32 aufgezwungene Drehgeschwindigkeit.

wit Hilfe von Kugellagern 5o, die in den äusseren Platinen eingesetzt sind, ist in der Achse Ap. die Ausgangswelle 5 des Schrittgetriebes frei drehbar gelagert. Sie ist in ihrer HeJit elf lache mit achsparallelen Juten zur Aufnahme von Kugeln 51 versehen und die Kugeln 51 greifen in acnsparallele innennuten einer zur Welle 5 koaxialen Hohlwelle 52 ein. Auf diese V/eise ist die Hohlwelle 52 relativ zur Ausgangswelle achsial verschiebbar, aber drehfest mit ihr verbunden. An den beiden Enden der Hohlwelle 52 ist je ein Sternrad 6 bzw. 6' starr mit ihr verbunden, derart, daß jede einem der Sternräder 6, 6' aufgezwungene Drehbewegung bzw. Drehbewegungsveränderung über die Hohlwelle 52 und die achsialen Kugelführungen 51 auf die Auegangswelle 5 übertragen wird. Die nohlwelle52 ist ihrerseits mit Hilfe von Kugellagern 7o in einem Schieberkörper 7 drehbar gelagert, wobei die Kugellager 7o jegliche Helativbewegungen in Hichtung der Achse A,-zwischen der xiohlwelle 52 und dem Schieberkörper 7 verhindern, ι Der Schieberkörper 7 wird an Drehbewegungen um die Achse A^ ^: dadurch verhindert, daß eine an seiner Unterseite ausgebildete ; Geradführungsrippe 71 zwischen Hollen 81 geführt ist. Diese : Hollen 81 sind gemäss Mg. 2 auf Trägern 8 gelagert, welche

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fest an den Platten 16 abgestützt sind. Me Träger 8 tragen auch einen zylindrischen Rohransatz 8o, in welchem ein zylindrischer kolbenkörper 82 verschiebbar ist, der eine Querwelle 83 trägt, auf welcner eine Gastrolle 84 frei drehbar gelagert ist. Durch die Kraft einer vorgespannten i'eder 85 wird die Rastrolle 84 dauern gegen die Kammfläche der Rippe an der Unterseite des Scnieberkörpers 7 gedruckt. Diese Kammfläche der itippe 71 enthält gemäss den Ji'ig. 3> <■» 5 drei Rastausnehmungen 72, welche im zusammenwirken mit der Rastrolle 84 drei mögliche Raststeilungen für den Schieberkörper definieren. In seinem Hittelteil erstreckt sich die i'lankenhöhe des Schieberkörpers 7 genau bis zur Höhe der gemeinsamen Ebene der Achsen Ap und A₁-. Die Flanken-Wände enthalten auf ihren Aussenseiten senkrechte wüten 73zwischen benachbarten Rastausnehmungen 72 der Rippe 71. Auf jeder Seite des Schieberkörpers 7 ist noch je ein Abweiskeil 74 ausgebildet, dessen Punktion später erläutert wird, zum Hin- und Herschieben des Schiebers 7 in eine andere seiner drei durch die Rastnuten 72 bestimmten Stellungen, dient ein gestreckter und elektromagnetisch steuerbarer Halteserantrieb. Auf der Eingangswelle 2 sitzt drehfest neben dem Kegelritzel 21 ein Rotor 22. Ebenso sitzt dtehfest auf dem Wellenzapfen 21 neben dem Ritzel 21' ein Rotor 22'. In diesen gegenläufig zueinander um die Achse Ap drehenden Rotoren 22, 22' sind je in Richtung der Rotorachse Ap verschiebbare iiitnehmerbolzen 23 in entsprechenden Bohrungen verschiebbar. Ihr Radialabstand von der Achse A₂ hat je einen Wert r. Sie können je eine eingerückte Lage und eine ausgerückte Lage einnehmen, welcue durcn das zusammenwirken von federbelasteten Rastkugeln 24 mit einer von zwei umfangsnuten der uolzen 23 definiert werden, in ihrer ausgerückten Stellung greifen die Hitnehmerbolzen 23 in eine bereitstehende nut 73 des

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Schieberkürpers 7 ein,-während sie das in ihrer eingerückten Stellung nicht tun, sondern vor der betreffenden Aussenwandfläche des Schiebers vorbeidrehen, im ο rmal erweise sind die Mitnehmerbolzen 23 eingerückt und unwirksam, zum Ausrücken der !Bolzen 23 dient je eine von zwei elektromagnetischen ±se-■ wegungsvorrichtungen, die den Rotoren 22, 22' zugeordnet sind. Sie umfassen je eine Erregerspule 9> deren ferromagnetischer Kern an einem der feststenenden Träger 8 befestigt ist. Der Kern trägt an seinen beiden Enden je einen ferromagnetischen Polscnuh 91 und 92. Der Polschuh 91 ist mit einer zum Rotor 22 bzw. 22' koaxialen Zylinderausnehmung versehen, deren .degrenzungsfläche der i-iant elf lache des betreffenden Rotors mit senr kleinem Luftspalt gegenübersteht. Der Polschuh 92 bildet auf seiner Innenseite eine zylindrisch geformte Leitfläche 93. Die Rotoren 22, 22' und die· darin verschiebbaren Mitnehmerbolzen 23 bestehen ebenfalls aus ferromagnetischem material. Sofern die betreffenden Magnetspulen 9 keinen Strom führen und demgemäss im zugeordneten Magnetkreis 9-91-22-23-92-9 keinen Magnetfluss induzieren, bleiben alle l'iitnehmerbolzen 23 in eingerückter, unwirksamer Lage. ^! Jeder von unten her gegen die Leitfläcne 93 des Polschuhes 92 \ gedrehte, vorher ausgerückte Mitnehmerbolzen 23 wird unia? j V/irkung der Leitfläche 93 in den betreffenden Rotor 22 eingerückt. Sofern ein pölzen 23 wirksam werden, d.h. ausgerückt werden sollte, muss die seinem Eotor 22, 22^f zugeord- j

nete Spule 9 dann in einen Gleichstromkreis eingeschaltet werden, wenn der betreffende Mitnehmerbolzen 23 auf seiner j

Umlaufbahn um die Acnse A₂ gegen seine obere Umkehrstellung j gedreht wird. Sofern dies geschehen ist, bleibt er bei der j nachfolgenden Abwärtsdrehung an der zugeordneten Leitfläche : 93 des Polschuhes 92 zum Ausrücken haften. Sofern einmal infolge falscher Speisung einer .Magnetspule 9 ein Mitnehmerbolzen zum Ausrücken an der Leitfläche 93 haften bleiben

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würde, obwohl nachher keine Hut 73 zu seiner Aufnahme bereitsteht, würde er unter Wirkung je eines in seinem Bewegungsweg stehenden Abweiskeils 74 am Schieber 7 am Ausrücken gehindert. Es ist leicht ersichtlich, daß die durch das Zusammenwirken eines witnehmerbolzens 23 und einer Schiebernut 73 erzwungenen Verschiebebewegungen des Schiebers 7 harmonisch, d.h. nach einer Sinusfunktion des Rotordrehwinkels verlaufen.

Gemäss den fig. 1 und 2 stehen von inneren Stirnseiten der mit dem Hing 4 um die Achse A,- umlaufenden Planetenritzel je zwei kugelige witnehmerköpfe43 derart nach innen vor, daß sich ihre Zentren in den strichpunktiert eingezeichneten Abwälzkegelmänteln der betreffenden Planetenritzel 42 befinden und von der Zentrumachse ihres Planetenritzels je einen Radialabstand d haben, der etwas kleiner ist als der Radialabstand r der Mitnehmerbolzen 23 von den Rotorachsen Agt Diese kugeligen fiitnehmerköpfe 43 führen also relativ zu zwei Ebenen E und E, mit den entsprechenden Abständen + d von der Umlaufebene E der umlaufenden Planetenradacheen Epozykloidenbewegungen B bzw. B, gemäss Fig. 6 aus. Dabei ist entsprechend den gegebenen Verhältnissen angenommen, daß die Bezugsebene E stillstehe, die Bezugsebene E, sich mit der Winkelgeschwindigkeit t^b der bewegten Sonnenradkranzes 32 um die Achse A,- drehe und die Winkelgeschwindigkeit to ^=Cüh/p ^{der E}^^{ene E} _o halb so gross wie diejenige der bewegten Sonnenräder sei.

Es ist bekannt, daß die Achsialkomponenten solcher Epozykloiden* bahnen sinusförmig von der Drehbewegung der Planetenräder um , ihre Achsen abhängen. Die Mitnehmerkjaöpfe 43 wirken nun in folgender Weise mit den Sternrädern 6 zusammen: Die Sternräder haben je sechs Arme 6o, die voneinander durch Lücken

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getrennt sind. An seinem Aussenrand trägt jeder Sternarm 6o eine schlitzförmige üandausnehmung 61, deren ebene wittelstreifen ihrer Planken gemäss Fig. 7 über gerundete Partien in die beiden Sternebenen übergehen, üieichartige Randausnehmungen 62 sind in den Lücken zwischen den Sternarmen 6o ausgebildet. Sie wirken entweder mit Kugelkopfen 34 oder mit Kugelköpfen 36 zusammen. Die Kugelköpfe 34 sind über Konsolen 35 an den Batinen 12 abgestützt und stehen also wie die Sonnenzahnkränze 33 still. Die Kugelköpfe 36 hingegen sind über Zapfen 37 an den angetriebenen Hadern 3 abgestützt und laufen also mit derselben Drehgeschwindigkeit CJ, wie die bewegten Sonnenradkränze 32 um die Achse Ac um.

üach Pig. 1 steht der Schieber 7 in seiner linken Endstellung. Darum liegt die Ebene dea Sternrades 6¹ in der Ebene des bewegten Sonnenrades des Getriebes G·¹. Demgemäss ist dieses Sternrad 6¹ über die in seine Ausnehmungen 62 eingreifenden Kugelköpfe 36 mit de» angetriebenen Doppelrad 3¹ kraft- und formschlüssig gekuppelt. Die Mitnehmerköpfe 43 treten in achsialer Hichtung nach den Epizykloidenbahnen E, von Pig. 6 in die Ausnehmungen 61 ein und sofort v/ieder aus, üben also keine Wirkung auf das Sternrad 6' aus, dessen kontinuierliche Drehbewegung über die Hohlwelle 52 und die Kugelführung 51 auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.

Sofern, gemäss Pig. 1, Pig. 3 und Pig. 6, ein biitnehmerbolzen 23 des Rotors 22' während der letzten Viertelsdrehung aus seiner oberen Umkehrlage in die Ebene Ap χ Ar magnetisch ausgerückt worden ist, wird der Schieber 7 während der nun folgenden unteren Halbdrehung des Rotors 22' um seine Achse Ap harmonisch um die Strecke 2r verschoben. Diese Achsialverschiebung des Schiebers 7 wird auf die beiden Sternräder 6, 6¹ übertragen und erfolgt in angenähertem Synchronismus mit der Achsialkomponenten der Epizykloidenbewegungen

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der luitnelunerköpfe 43. Demgemäss bleiben während dieser Phase die i-iitnehmerköpfe 43 der Planetenritsel 42 des G-etriebes G-' dauernd in Eingriff mit den Randausnelimungen des Sternrades 6'. Die Winkelgeschwindigkeit dieses Sternrades und damit der Ausgangswelle 5 wird dabei während dieser Achsialverschiebung des Schiebers 7 stetig bis zum Stillstand abgebremst und am Ende der Verschiebebewegung sind beide Sternräder 6, 6" über die inneren Ausnehmungen 62 mit den Stilistenenden kugelköpfen 34 kraft- und formschlüssig gekuppelt. Die AusgangsweÜe 5 wird dann also blockiert.

Die i'iitnehmerköpfe 43 der Planetenritzel treten dann nach den Jjewegungsbahnen ß von Fig. 6 in acnsialer Ricntung in die Schlitze 61 ein und aus, üben also keine Wirkung mehr auf die Siernräder 6 aus.

Sofern nachher irgendwann durch Ausrücken eines lxitnehmerbolzens 23 aus dem Rotor 22' eine v/eitere Verschiebung des Schiebers 7 bzw. der hohlwelle 52 mit den beiden Sternrädern 6, 6' nach rechts ausgelöst wird, so bleiben während dieser Verschiebung die kitnehmerköpfe 43 der Planetenritsel 42 des umlaufrädergetriebes U- in Singriff. Dadurch werden das Sternrad 6 und damit die iiohlwelle 52 und die Ausgangswelle 5 stetig bis zur vollen Drehgeschwindigkeit des Doppelrades 3, mit welchem nachher das Sternrad 6 über seine inneren Ausnehmungen 62 und die am Rad 3 abgestützten Kugelkopfe 36 gekuppelt ist, beschleunigt. Die Welle 5 würde dann umgekehrt drehen, als sie sich in der stellung des Schiebers nach Fig. 1 dreht.

Das .bewegungsdiagramm nach Fig. 8 zeigt, wie in Funktion der Zeit t der Drehwinkel α, der Ausgangswelle 5 aus dem

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Stillstand in Beschleünigungs-Halbschritten b_v oder b_r,

die sich je über einen Halbschritt ήρ erstrecken, stetig nach vorwärts oder rückwärts verändert werden kann. An jeden

! Beschleunigungshalbschritt b oder b kann sich eine belie- ; bige Zahl von gleichförmigen Tanzschritten G oder G- anschliessen, die sich je über einen ganzen Einheitsschritt Δ<ζ erstrecken» Jede Bewegungsfolge nach vorwärts oder rückwärts wird beendet durch einen Verzögerungshalbschritt

v, oder ν , der sich über einen halben Einheitsschritt ■&%-ν r C.

erstreckt. Während eines solchen Verzögerungshalbschrittes wird die Ausgangswelle 5 aus der vollen Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung stetig bis zum Stillstand abgebremst. Es können sich beispielsweise ein Vorwärts-Beschleunigungshalbschritt b und ein Vorwärts-Verzögerungshalbschritt v_v unmittelbar aneinander anschliessen. Sie ergänzen sich dann zu einem Vorwärts-Ganzschritt. Ebenso kann einem Vorwärts-," Verzögerungshalbschritt ν ein Rückwärts-Beschleunigungsj halbschritt b unmittelbar folgen} aber es können sich ! nicht zwei VerzÖgerungs-Halbschritte in gleicher Richtung : ohne einen dazwischen liegenden Beschleunigungshalbschritt und auch nicht zwei Beschleunigungshalbschritte folgen.

Die gleichförmigen Ganzschritte G folgen sich stoßfrei, und sie schliessen sich auch stoßfrei an einen vorausgehenden Beschleunlgungs-Halbschritt b und einen nachfolgenden Verzögerungs-Halbschritt ν an. In jedem Zeitintervall Δ+ kann durch entsprechende Einschaltung oder Ausschaltung einer der Magnetspulen 9 in den Speisestromkreis die Bewegungsart im nächsten Zeitintervall Δ. vorgewählt werden.

ν

Grundsätzlich wäre es möglich, ein Schrittgetriebe nach dem beschriebenen Prinzip zu realisieren, bei dem die umlaufenden Planetenräder 42 nur je einen Mitnehmerkopf 43 tragenf

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es würde sich dann aber die kürzestmögliche gleichförmige j Verdrehung der Ausgangswelle auf einen doppelt so grossen Drehschritt erstrecken, wie eine folge eines Beschleunigungsund eines Verzögerungsschrittes.

Sie an das dargestellte und beschriebene Schrittgetriebe zu stellende .Bedingung, daß nie beide Elektromagnet spul en 9 gleichzeitig erregt werden dürfen, kann mit sich gegenseitig sperrenden Dioden oder Wechselschaltern leicht erfüllt werden. Die erwähnten Abweiskeile 74 neben den Schiebernuten 73 verhindern' Schäden, falls eine Bewegung des Schiebers 7 ein- | gesteuert würde, trotzdem keine Nut 73 zur Aufnahme eines ausgerückten Mitnehmerbolzens 23 bereitsteht.

Es wird im übrigen vorausgesetzt, daß die Signalauelösung für die Schrittsteuerung programmatisch unter Speicherung ι der ausgeführten Funktion des Getriebes gesteuert wird. Das ganze dargestellte Schrittgetriebe ist aus herkömmlichen j Elementen aufgebaut und nicht auf die Genauigkeit von lelstungsübertragenden Kurven angewiesen. Sämtliche Energien werden voll rekuperiert. Eine Steuerung ist nur während der ungleichförmigen Schritte nötig, und auch hier ist der · Aufwand* minimal. Es darf erwartet werden, daß die spezifisch i übertragbare Leistung des Getriebes relativ gross sein kann. !

Das Grundprinzip des dargestellten und beschriebenen Schrittgetriebes kann auch in folgender Weise definiert werden: Es handelt sich um ein steuerbares Schrittgetriebe zum Ableiten von Drehschritten und von Drehschrittfolgen einer Ausgangswelle von einer motorisch angetriebenen Eingangswelle in Abhängigkeit von Steuersignalen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass an seiner gemeinsamen Achse (ic) hintereinander Sonnenräder von Umlaufrädergetrieben (G, G¹) drehbar gelagert

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sind, von denen eines mit der Antriebswelle 2 gekuppelt ist und die anderen stufenweise davon verschiedene Drehgeschwindigkeit en haben, dass je mit zwei Sonnenrädern benachbarter Drehgeschwindigkeitsstufe ein um die Sonnenräderachse umlaufendes Planetenrad 42 in Eingriff steht und auf einer Stirnseite mindestens einen gegenüber den Sonnenradebenen Epizykloidenbewegungen ausführende mitnehmer 43 trägt, welcher in der Weise mit Ausnehmungen eines koaxial zu den Sonnenrädern drehbar gelagerten und mit der Ausgangswelle 5 gekuppelten Abtriebsrad zusammenwirkt, daß dieses Abtriebsrad, welches unter V/irkung eines signalgesteuerten, harmonischen Hilfsgetriebes 22-7 in Abhängigkeit von der Eingangswelle in Richtung der Sonnenräderachse aus diskreten Stellungen, in welchen es mit je einem der Sonnenräder gekuppelt ist, in je eine benachbarte Stellung verschiebbar ist, während dieser Verschiebungen je mit mindestens einem Mitnehmer 43 eines Planetenrades 42 gekuppelt bleibt und unter dessen Wirkung stetig von der Drehzahl des einen Sonnenrades auf die Drehzahl des nächsten Sonnenrades beschleunigt bzw. verzögert wird.

Es ist gut einzusehen, daß ein solches Getriebe grundsätzlich so ausgebildet werden kann, daß es dazu dienen kann, eine mit dem Abtriebsrad gekuppelte Ausgangewelle von einer bestimmten Vorwärtsdrehgeschwindigkeit schrittweise, aber je in stetigem Übergang, bis zum Stillstand abzubremsen und aus dem Stillstand in gleicher Welse wieder stufenweise, aber in stetigem Übergang, auf eine vorbestimmte Rückwärts-Drehgeschwindigkeit zu beschleunigen und umgekehrt.

Ansprüche;

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Claims

Ansprüche

1. !Steuerbares Schrittgetriebe zum Ableiten von EinheitaSrehschritten und von lückenlosen Folgen solcher Einlieitsdrehschritte einer Ausgangswelle von einer kontinuierlich angetriebenen Eingangswelle in Abhängigkeit von Steuersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Eingangswelle (2) ein drehbares Sonnenrad mindestens eines Umlaufräder-G-etriebes (^, u·¹) zum kontinuierlichen Mitdrehen gekuppelt ist, daß dem Zahnkranz (32) des angetriebenen Sonnenrades (3) der Zahnkranz (33) eines feststehenden Sonnenrades koaxial gegenübersteht, dass mit den Zahnkränzen (32, 33) der beiden Sonnenräder der Zahnkranz mindestens eines um die gemeinsame Achse (Af-) der beiden Sonnenräder umlaufenden Planetenrades (42) in Eingriff steht und daß dieses Planetenrad an seiner inneren Stirnfläche mindestens einen nach innen vorstehenden, exzentrisch zu seiner um die Sonnenradach.se (Aj-) umlaufenden Drehachse angeordneten ELxnehmerkopf (43) trägt, der relativ zu den beiden Sonnenrädern Epizykloiden-Bewegungen (B_r, B, ) ausführt, daß zwischen den beiden Sonnenrädern ein zu diesen koaxiales und mit der Ausgangswelle (5) zur Drehbewegungs-Übertragung gekuppeltes Sternrad (6) achsialverschiebbar gelagert ist, welches aus einer ersten Endlage, in der es mit dem einen Sonnenrad kraft- und formschlüssig gekuppelt ist, in eine zweite Endlage, in der es mit dem anderen Sonnenrad kraft- und formschlüssig gekuppelt ist, hin- und herverschiebbar ist, daß zur Auslösung solcher Achsialverschiebungen des Sternrades aus der einen in die andere Endlage ein signalgesteuertes Hilfsgetriebe dient, welches die genannten Achsialverschiebungen des Sternrades derart als harmonische Sinus- bzw. Conus-Punktion von der kontinuierlichen Drehung des angetriebenen Sonnenrades ableitet, daß während einer Achsialverschiebung des Sternrades ein

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Mitnehmerkopf (4-3) mindestens eines Planetenrades (42) dauernd in Eingriff mit einer Ausnehmung (61) des Sternrades •(6) bleibt und dadurch das Sternrad sowie die damit gekuppelte Ausgangswelle (5) stetig von der Drehgeschwindigkeit des einen Sonnenrades beschleunigt bzw. verzögert wird.

2. Schrittgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwellen (4o) mehrerer Planetenrädtr (42) gleichmässig am Umfang eines gemeinsamen, um die &±-e Sonnenradachse (Aj-) umlaufenden Tragringes (4) verteilt sind, daß am Sternrad (6) doppelt so viele Sternarme (6o) mit je einer Kandausnehmung (61) zum Zusammenwirken mit einem hitnehmerkopf (43) eines Planetenrades ausgebildet sind und daß an jedem Planetenrad zwei sich diametral gegenüberliegende kitnehmerköpfe (43) angeordnet sind, von denen während der Achsialverschiebung des Sternrades der eine mit einer Ausnehmung (61) desselben in Eingriff bleibt, während jeweils der andere durch eine Lücke zwischen zwei Sternradarmen durchtritt, wenn das Sternrad die halbe Achsialverschiebung zurückgelegt hat.

3. Schrittgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 mit kegelig verzahnten Sonnen- und Planetenrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentren der an den Planetenrädern befestigten iiitnehmerköpfe (43) in den 'Välzkegelflachen der Planetenräder liegen.

4. Schrittgetriebe nach einem der Ansprüche 1-3». dadurch gekennzeichnet, daß in dichtung der Sonnenradachse (Ac) des Umlaufräder-ü-etriebes (G) daneben ein zweites, spiegelsymmetrisch gleiches Umlauf räder-Ü-e triebe (&') angeordnet ist, dessen bewegliches Sonnenrad (3¹) von der Eingangswelle (2) aus mit gleicner Drehgeschwindigkeit, aber gegen-

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läufig zum beweglichen Sonnenrad (3) des ersten Umlaufrädergetriebes (Gr) angetrieben wird, daß die beiden den Umlauf- .

f räder-üetrieben (Cr, Lr¹) zugeordneten Sternräder (6, 6') an den Enden einer gemeinsamen Träger-Hohlwelle (52) befestigt sind, die von einem signalgesteuerten Hilfsgetriebe (22-7)

^; aus jeder von zwei möglichen Aussensteilungen, in denen das Sternrad des einen oder des anderen Umlaufrädergetriebes mit

. dem zugeordneten beweglichen Sonnenrad gekuppelt ist, während das Sternrad des anderen oder einen Umlaufrädergetriebes ausserhalb von dessen Wirkungsbereich steht, in eine mittelst ellung verschiebbar ist, in welcher die beiden Sternräder beider Umlaufrädergetriebe mit deren feststehenden Sonnenrädern gekuppelt sind.

5. Schrittgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer rechtwinklig zur Achse (A^) der Ausgangswelle (5) orientierten und sie schneidenden Achse (A₂) auf einer Seite die Eingangswelle (2) und auf der anderen Seite eine weitere Welle (2¹) in feststehenden Lagerblöcken (2o) drehbar gelagert sind und daß diese balden Querwellen (2, 2¹) je ein mit den inneren Zahnkränzen (31) der als Doppelräder (3, 3') ausgebildeten, beweglichen Sonnenräder in Eingriff stehenden Zahnritzel (21, 21') und je zu einem signalsteuerbaren üilfsgetriebe für die AchsialverSchiebung der die beiden Sternräder (6, 6¹) tragenden Hohlwelle (52) gehörigen

! Rotor (22, 22') tragen.

6. Schrittgetriebe nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch , gekennzeichnet, dass die die beiden Sternräder (6, 6¹) tra-

! gende Hohlwelle (52), welche achsial verschiebbar, aber drehfest auf der Ausgangswelle (5) gelagert ist, ihrerseits

, drehbar, aber achsial fest in einem zu geradliniger Verschiebung längs der Ausgangswellenachse (Ac) geführten Schieber-

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körper (7) gelagert ist, dessen x<'lankenfläcnen auf einer Seite durch die äbene der beiden Achsen (Ap, A_x-) begrenzt sind und je drei senkrecht zu dieser Ebene orientierte nuten (73) enthalten, welche im Zusammenwirken mit je zwei in den beiden gegenläufig um die Queracnse (A₂) drehenden Rotoren (22, 22') achaparallel und exzentrisch gelagerten i-iitnehmerbolzen (23, 23'), die mit Hilfe je einer signalgesteuerten Verstellvorrichtung (9, 91, 92) in Richtung der Achse (A₅) zum Eingriff in eine der zugeordneten Scniebernuten (73, 73') auarückbar und v/ieder zurückstellbar sind, als lineares, ein- und ausschaltbares Maltesergetriebe die gesteuerte achsiale Hin- und Herverschiebung des Schiebers (7) und damit der Hohlwelle (52) mit den beiden Sternrädern (6, 6¹) ermöglichen.

7. Schrittgetriebe nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotoren (22, 22') auf den in Richtung der Querachse (A₂) orientierten, gegenläufig drehenden Wellen (2, 2¹) und die darin achsial verschiebbaren ί·ϋΐ-nehmerbolzen (23, 23') aus ferromagnetischem material bestehen und einen ferromagnetischen Magnetflusskreis je einer Elektromagnetspule (9) schliessen, deren Kern einen ersten, den Rotor (22) teilweise umfassenden Polschuh (91) und einen zweiten, eine zylindrische Leitfläche (93) vor den liitnehmerbolzen und über der Tbene (Ay, x A₁-) der beiden Achsen (Ap, Ap) bildenden Polschuh (92) aufweist, derart, daß an der genannten Leitfläche (93) die Mitnehmerbolzen (23) haften bleiben und zum Eingreifen in die bereitstehende Schiebernut (23) aus dem Rotor (22) ausgerückt werden, sofern die Magnetspule (9) in der entsprechenden Drehphase Strom führt und daß der betreffende Mitnehmerbolzen (23) nach erfolgter Verschiebung des Schiebers (7) von derselben zylindrischen Leitfläche (93) wieder in den Rotor (22) hineingedrückt wird.

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β. Schrittgetriebe nach einem der Ansprüche 1 - 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Sternräder (6, 6') zwischen ihren Sternarmen (6o) ,je eine Ausnehmung (62) zum Zusammenwirken mit Kupplungskörpern (34» 36) enthalten, die am beweglichen und am feststehenden Sonnenrad des zugeordneten umlaufrädergetriebes befestigt sind. · '

9. Schrittgetriebe nach einem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß die übergänge von ebenen kittelstreifen der iTlanlcenflachen der Ausnehmungen (61) in den Sternarmen (6o) in die SternradAAussenflachen gerundet sind, und dass die Achsialbewegungsschritte ( + r) der Sternräder (6, 6') etwas grosser sind als die Achsialkcmponente (+ dj der Epizykloidenbahnen der an den Planetenrädern (42) befestigten 1-iicnehmerköpfe (43).

10. Steuerbares Sciirittgetriebe zum Ableiten von Drehschritten und von Drehschrittfolgen einer Ausgangswelle von ! einer motorisch angetriebenen Eingangs we lie in Abhängigkeit ■·. von Steuersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer j gemeinsamen Achse (AfO hintereinander Sonnenräder von Um- I laufrädergetrieben (U-, ü-¹) drenbar gelagert sind, von denen j eines mit der Antriebswelle (2) gekuppelt ist und die anderen stufenweise davon verschiedene Drehgeschwindigkeiten haben, daß je mit zwei Sonnenrädern benachbarter Drengeschwindig- ■ keitsstufe ein um die Sonnenräderachse umlaufendes Planetenrad (42) in Eingriff steht und auf einer Stirnseite minde- '■ stens einen gegenüber den Sonnenradebenen Epizykloidenbe- _: wegungen ausführenden hitnehmer (43) trägt, welcher in der ; Weise mit Ausnehmungen eines koaxial zu den Sonnenrädern I drehbar gelagerten und mit der Ausgangswelle (5) gekuppelten ; Abtriebsrad zusammenwirkt, dass dieses Abtriebsrad, welches i unter Wirkung eines signalgesteuerten, harmonischen Hilfs-

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getriebes (.22-7) in Abhängigkeit von der Eingangs we lie in Richtung der Sonnenräderaclise, aus diskreten Stellungen, in welches es mit je einem der Sonnenräder gekuppelt ist, in je eine "benachbarte Stellung verschiebbar ist, während dieser Verschiebungen je mit mindestens einem mitnehmer (43 J "eines Planetenrades (42) gekuppelt bleibt und unter dessen Wirkung stetig von der Drehzahl des einen Sonnenrades auf die Drehzahl des nächsten Sonnenrades beschleunigt bzw. verzögert wird.

Der Patentanwalt

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