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Elektromagnetisch betätigbare formschlüssige Schrittschaltkupplung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare formschlüssige Schrittschaltkupplung,
insbesondere für den Aufzeichnungsträger-Transport in datenverarbeitenden Maschinen.
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Bei vielen bisher bekannten elektromagnetischen Kupplungen erfolgt
die Momentübertragung über Reibscheiben, die an beiden Kupplungshälften angebracht
sind. Die Nachteile dieser Kupplungen liegen allgemein in einem zu großen Reibflächenverschleiß
und in einer nicht spiel- und schlupffreien Mitnahme der abtreibenden Kupplungsscheibe.
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Eine annähernd spielfreie Mitnahme erreicht man bei einer weiter bekannten
Kupplung mittels Stahlfedern, die einerseits die Reibverluste bei der axialen Ankerbewegung
vermindern und andererseits eine fast restmomentfreie Trennung der beiden Kupplungsscheiben
nach Abschalten hervorrufen.
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Bei der schrittweisen Bewegung von z.B. kartenförmigen Aufzeichnungsträgern
ist es notwendig, daß die Drehmomentenübertragung ohne jeglichen Schlupf und mit
kurzer Schaltzeit erfolgt. Da bei der schrittweisen Bewegung meist sofort das Nennmoment
übertragen werden muß, und diese Forderung von einer Reibungskupplung nicht immer
erfüllt wird, ist man von der rein kraftschlüssigen zur kraft- und formschlüssigen
Kupplung übergegangen. Eine bekannte Kupplung dieser letztgenannten Art ist die
elektrisch betätigte Magnetzahnkupplung. Das Einkuppeln einer Zahnkupplung kann
im Stillstand oder im Gleichlauf, aber auch bei einer geringen Differenzdrehzahl
zwischen beiden Kupplungsscheiben
erfolgen.
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Zahnkupplungen übertragen nur dann ihr volles Drehmoment, wenn die
Verzahnungen der beiden Kupplungshälften genau zentriert sind. Bei versetzten Stirnverzahnungen
und der damit verbundenen Verlagerung der Umfangskraft fällt das übertragbare Drehmoment
stark ab. Damit die Kraftübertragung einer derartigen Kupplung ausgenutzt werden
kann, muß also gewährleistet sein, daß die Mitnehmerscheibe so auf der Antriebsscheibe
angeordnet ist, damit mit Sicherheit eine genaue Zentrierung erreicht wird.
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Bei der schrittweisen Bewegung von Aufzeichnungsträgern in datenverarbeitenden
Maschinen ist es erforderlich, um zu einer optimalen Ausnutzung der Auswertestation
bzw. der Datenverarbeitungsmaschine zu kommen, daß die Aufzeichnungsträger mit einer
optimalen Geschwindigkeit exakt schrittweise bewegt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssige, elektromagnetisch
betätigbare Schrittschaltkupplung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, bei einem
minimalen Hub eine schnelle Schaltfolge erreicht und bei geringer Magnetleistung
große Drehmomente zu übertragen vermag. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
daß das die Wicklung tragende, feststehende Gehäuse mit einem Zahnkranz umgeben
ist, in den im Ruhezustand der Kupplung drei oder mehrere gleichmäßig am Umfang
verteilte Schwenkhebel einrasten, die auf einem fest mit der Antriebswelle verbundenen
und den axial beweglichen Anker tragenden Übertragungsglied gelagert sind, daß die
Schwenkhebel in Arbeitsstellung im Zahnkranz der antreibenden Scheibe eingerastet
sind, und daß die auf den Anker hinweisende Magnetscheibe des Magnetgehäuses auf
ihrem kreisförmigen Umfang angeschrägt ist. Die Schwenkhebel werden von den ihnen
zugeordneten Federn in Ruhestellung gehalten.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 die erfindungsgemäße Schrittschaltkupplung mit Einzelteilen;
die zum Zwecke der besseren Erkennung der Wirkungsweise auseinandergezogen dargestellt
sind, Fig. 2 eine Prinzipskizze aller Einzelteile in zusammengebautem Zustand im
Schnitt.
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Nach Figur 1 sind auf der Transportwelle 1 die Transporträder 29 und
30 aufgebracht, die in bekannter, nicht näher bezeichneter Weise zum Kartentransport
der nicht dargestellten Lochkarten dienen. Rechts vom Transportrad 30 ist das Antriebszahnrad
33 und daneben auf einer Lagerhülse 28 ein Haltering 27 angeordnet, auf welchem
wiederum die Halteplatte 7 für das Magnetgehäuse 10 aufgebracht ist. Das Magnetgehäuse
10 ist mittels der Schrauben 11 und der Unterlegscheiben 12 an der Haiteplatte 7
angeschraubt.
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Im Inneren des Magnetgehäuses 10 liegt die Magnetspule 8 mit den nach
außen geführten Anschlüssen 13. Die Magnetspule 8 ist mit Hilfe des Isoliermaterials
9 gegen das Magnetgehäuse 10 sbgestützt. Außerhalb des Magnetgehäuses 10 ist an
deren Oberfläche ein Zahnkranz 16 mittels gleichmäßig an deren Umfang verteilten
Stellschrauben in nicht dargestellter, aber bekannter Weise befestigt.
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In dieses Magnetgehäuse 10 ragt in zusammengebautem Zustand der nur
axial bewegbare Magnetanker 15 ein, der auf einem mittels einer Spannhülse 19 fest
an der Transportwelle 1 befestigten Messingkörper 18 gelagert ist. Der Messingkörper
18,, der als Übertragungsglied dient, weist drei gleichmäßig am Umfang verteilte
Nasen 31 auf, an denen die Schwenkhebel 22 auf
den in die Bohrung
23 eingesteckten Lagerungsstiften 24 gelagert sind. Die Schwenkhebel 22 werden mit
der Federkraft der einem jeden Schwenkhebel 22 zugehörigen Zugfeder 25 gegen den
Magnetanker 15 verschwenkt, der seinerseits gegen die Anschlagbolzen 20, die am
Flansch des Messingkörpers 18 befestigt sind, gedrückt wird. Einer dieser Bolzen
21 ist verlängert und ragt freibeweglich durch den Flansch des Magnetankers 15 und
verhindert, daß der Magnetanker 15 drehbar ist. Die Federn 25 werden auf der rechten
Seite des Messingkörpers 18 durch Arretierbolzen 26 festgehalten.
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In der Grundstellung der Schrittschaltkupplung liegt der Gleitring
14 an den Stirnseiten der Lagerhülse 28 und der des Halteringes 27 an. Die Schwenkhebel
22 sind dann im Zahnkranz 16 des Magnetgehäuses 10 eingerastet, d.h., daß das Schrittschaltrad
4, das auf dem rechten Wellenende der Transportwelle 1 drehbar gelagert ist, keine
Drehung der Transportwelle 1 bzw. der Transporträder 29 und 30 verursacht.
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Das in Figur 1 gezeigte und als abtreibende Kupplungsscheibe dienende
Schrittschaltrad besteht aus einem Stiftrad 4 mit gleichmäßig über den ganzen Umfang
verteilten Stiften 32, einem auf der linken Seite des Stiftrades 4 festgeklebten
Zahnkranz 2 und einer Lagerhülse 3 mit aufgebrachtem Trägerring 5.
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Wird die Magnetspule 8 erregt, so wird der auf dem Messingkörper 18
axial verschiebbare Anker 15 in Richtung des Magnetgehäuses 10 angezogen. Synchron
mit der axialen Bewegung des Ankers 15 werden die Schwenkhebel 22 entgegen der Federkraft
der Feder 25 im Uhrzeigersinn so lange verschwenkt, bis diese in den am Stiftrad
4 befestigten Zahnkranz 2 eingerastet und somit vom Zahnkranz 16 abgehoben sind.
Wird nach Einrastung (Fig. 2) der Schwenkhebel 22 das Stiftrad 4 in Rotation
versetzt,
so wird das Drehmoment über die Schwenkhebel 22, den Messingkörper 18 und die Spannhülse
19 auf die Transportwelle 1 übertragen; die Transporträder 29 und 30 werden in Drehung
versetzt und somit die Lochkarten um einen entsprechenden Weg transportiert.
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Die an der rechten Seite des Magnetgehäuses 10 befestigte Magnetscheibe
33 ist an der zum Magnetanker 15 hinweisenden Seite auf ihrem kreisförmigen Umfang
verjüngt. Dies hat den Vorteil, daß, wie man anhand des in Figur 2 eingezeichneten
Magnetflußverlaufes erkennen kann, die magnetische Induktion auf ein Vielfaches
erhöht wird. Aufgrund dieser Ausbildung des Magnetgehäuses 10, insbesondere der
Magnetscheibe 33, wird ein Minimum des magnetischen Streuflusses erreicht, da alle
Kraftlinien auf die relativ kleine Fläche konzentriert werden.
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Man erreicht infolge dieser Ausbildung mit einer kleinen Magnetspulenleistung
eine optimale, axial wirkende Ankeranzugskraft. Bedingt durch die Ausbildung der
Koppelelemente, der Schwenkhebel 22, erreicht man bei relativ geringem Hub des Magnetankers
15 die vollständige Einrastung der Schwenkhebel 22 in den Zahnkranz 2 des Stiftrades
4. Da der Magnet nur zu dieser Einrastung der Schwenkhebel 22 dient, ist die Leistung
des Magneten nicht so maßgebend für die Größe des zu übertragenden Drehmomentes.