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Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung mit Planetengetriebe
zum Üb ertragen eines Stellwinkels.
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Auf den verschiedensten Gebieten der Technik tritt häufig die Aufgabe
auf, ein bestimmtes Element mechanisch in eine vorgewählte Stellung zu überführen.
Beispiele hierfür sind z. B. Zählwerk, wo Zählrollen um einen einer bestimmten Information
entsprechenden vorgewählten Winkelwert gedreht werden müssen, Programmschalter,
deren Schaltwalze in Abhängigkeit von dem Programmablauf in genau festgelegten Schritten
weitergeschaltet werden soll.
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Eine Stellvorrichtung zur Einstellung von Potentiometern u. dgl.,
bei der es darauf ankommt, eine Betätigungswelle um einen genau vorbestimmten Stellwinkel
zu verdrehen, ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3411 366 bekannt. Bei
dieser Stellvorrichtung wälzt sich ein.exzentrisch mit der Antriebswelle verbundenes
Planetenrad auf einem innen verzahnten Sonnenrad ab. Das Planetenrad trägt einen
vorstehenden Stift, der mit einem an geeigneter Stelle des Gehäuses angeordneten
Anschlagelement in Gestalt einer anschraubbaren Lasche in Eingriff kommen kann,
um damit die Drehbewegung der Antriebswelle zu begrenzen. Der eine Hypozykloidenbewegung
ausführende Stift kann nur an bestimmten Stellen des Gehäuses, die durch den Bewegungsablauf
festgelegt sind, mit dem Anschlag zusammenwirken.
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Außerdem ist die Verstellung des Anschlages nicht einfach genug für
manche Anwendungsfälle vorzunehmen.
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Außerdem ist auch eine Vorrichtung zum Drehen der Steuerwelle eines
elektrischen Schalt- oder Steuergerätes aus der deutschen Patentschrift 1 116 299
bekanntgeworden, bei der es darum geht, die Steuerwelle eines elektrischen Schalt-
oder Steuergerätes mittels zweier voneinander unabhängig betätigbarer Pedale in
der Weise zu betätigen, daß jedes Pedal einer Drehrichtung der Steuerwelle zugeordnet
ist.
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Bei dieser Vorrichtung wird als Betätigungsgetriebe ein Differentialgetriebe
verwendet, dessen beide Sonnenräder mit den Pedalen gekuppelt sind. Die Vorrichtung
ist für einen ganz speziellen Verwendungszweck bestimmt, bei dem es auf die Anordnung
zweier getrennter Betätigungspedale ankommt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Stellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei
einfachem, betriebssicherem Aufbau eine leichte Steuerungsmöglichkeit aufweist.
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Zu diesem Zwecke ist die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß einerseits im Eingriff mit einem frei drehbar gelagerten Sonnenrad
zwei drehbar gelagerte Planetenräder angeordnet sind, die andererseits mit zwei
innen verzahnten Zahnsegmenten in Eingriff stehen, zwischen denen mindestens ein
Anschlag einschaltbar angeordnet ist, und daß das eine Planetenrad über einen Transporthebel
mit der mit dem Sonnenrad koaxialen Antriebswelle verbunden ist.
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Bei der neuen Stellvorrichtung, die auch als »Stellgetriebe« bezeichnet
werden kann, kann die Überführung des mit der Antriebswelle gekuppelten Betätigungsgliedes
in die vorgewählte Stellung in einfacher Weise dadurch gesteuert werden, daß ein
mechanischer Anschlag an entsprechender Stelle in den Bewegungsweg der beiden Zahnsegmente
eingeschaltet wird. Da dieser Anschlag von den Zahnsegmenten beidseitig zangenartig
umfaßt wird, ergibt sich eine große Genauigkeit der Schaltbewegung des Betätigungsgliedes,
während andererseits das Getriebe ohne weiteres so robust aufgebaut werden kann,
daß es erhebliche Kräfte auf das Betätigungsglied übertragen kann, um dieses in
die vorgewählte Stellung zu bringen.
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Unter Betätigungsglied ist in diesem Zusammenhang ein allgemeiner
Sammelbegriff für die verschiedenen Arten von Maschinenelementen verstanden, die
abhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall eine Stellbewegung erfahren sollen. Demgemäß
können hierunter Zahnräder, Schwenkarme u. dgl. angetroffen werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Stellvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Stellgetriebe gemäß der Erfindung,
in einer Seitenansicht, in schematischer Darstellung und F i g. 2 das Stellgetriebe
nach F i g. 1, geschnitten längs der Linie II-II der F i g. 1, in der Draufsicht.
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In einem zylindrischen Gehäuse 1 sind zwei Zahnsegmente 2, 3 koaxial
zueinander drehbar gelagert.
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Auf einer zentralen Drehachse 4 ist ein koaxiales Sonnenrad 5 frei
drehbar gelagert, mit dessen Verzahnung ein Zwischenzahnrad 6 und ein Planetenrad
7 in Eingriff stehen. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß das Sonnenrad
5 über das um eine gestellfeste Achse 8 frei drehbare Zwischenzahnrad 6 mit dem
Zahnsegment 3 und über das an einem beweglichen Transporthebel 9 frei drehbar gelagerte
Planetenrad 7 mit dem anderen Zahnsegment 2 gekuppelt ist. Der Transporthebel 9
ist mit der Achse 4 fest verbunden und im übrigen mit einer nicht weiter dargestellten
Antriebsvorrichtung gekuppelt, die ihn um einen festen Winkel a hin- und herbewegt.
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Als Antriebsvorrichtung können dienen ein elektromotorisch angetriebener
Kurbeltrieb, ein Rastkurvengetriebe u. dgl., um nur einige Beispiele zu nennen.
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In den Bewegungsweg der beiden Zahnsegmente 2, 3 können Anschläge
in Gestalt von Stiften 10 eingeschaltet werden, die in einem Gehäuseteil 11 axial
verschieblich gehalten sind.
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Zwischen benachbarten Stirnfiächen 12, 13 der Zahnsegmente 2, 3 ragt
eln'armartiger Fortsatz 14 eines Betätigungshebels 15, der mit einer koaxial zu
der Achse 4 drehbar gelagerten Kugelumlaufspindel 16 in diesem Falle gekuppelt ist.
Auf die Kugelumlaufspindel 16 ist eine Spindelmutter 17 aufgesetzt, die mit einem
mit einer Verbindungslasche 18 verschraubten Flansch 19 starr verbunden ist, von
dem sie drehfest gehalten ist.
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Das Getriebe arbeitet wie folgt: Der Transporthebel 9 führt, angetrieben
von der Antriebsvorrichtung, eine hin- und hergehende Winkelbewegung um den Winkel
a aus. Da das an ihm gelagerte Planetenrad 7 sowohl mit dem Zahnsegment 2 wie dem
frei drehbar auf der Achse 4 gelagerten Sonnenrad 5 ständig im Eingriff steht, machen
sowohl das Planetenrad 7 als auch das Zahnsegment 2 den Winkelweg a mit, wenn das
Zahnsegment 2 in seiner Drehbewegung nicht gehemmt wird.
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Wird nun ein Anschlag in Gestalt eines Stiftes 10 an einem vorgewählten
Ort in den Bewegungsweg der Zahnsegmente 2, 3 eingeschaltet (im vorliegenden Falle
der Stift 10a), so wird das Zahnsegment 2 bei seiner Bewegung im Uhrzeigersinn (F
i g. 2) nach
Zurücklegung eines Winkelwegesß durch den Anschlag
10 a blockiert. Das bedeutet, daß das Planetenrad 7 bei der Weiterbewegung des Transporthebels
9 im Uhrzeigersinn auf der Verzahnung des feststehenden - Zahnsegmentes 2 sich abrollt,
wodurch das Sonnenrad 5 gedreht wird, mit dem Ergebnis, daß das nichtblockierte
Zahnsegment 3 den Winkelweg 2 ec-3 ß zurücklegt, bis es mit seiner Stirnfläche 13
an dem Stift 10 a zur Anlage kommt, der somit zangenartig von den beiden Zahnsegmenten
2, 3 beidseitig eingeschlossen ist.
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Bei dieser aufeinanderzugerichteten Bewegung der Zahnsegmente 2,
3 wird der armartige Fortsatz des Betätigungshebels 15 mitgenommen, so daß der Betätigungshebel
in eine der Lage des Stiftes 10a entsprechende Winkelstellung übergeführt wird.
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Grundsätzlich sind die Bewegungsverhältnisse des Getriebes so, daß
die beiden Zahnsegmente 2, 3 im unblockierten Zustand bei einer Winkelbewegung des
Transporthebels 9 um den Winkel a im unblokkierten Zustand eine zueinander gegenläufige
Drehbewegung von der Größe des Winkels a ausführen.
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Wird ein Zahnsegment blockiert, so führt das andere die doppelte
Winkelbewegung aus. Die Größe des Winkels es, um den der Transporthebel hin- und
herbewegt wird, wird in Abhängigkeit von den Abmessungen der Anschläge 10 sowie
der Länge der Zahnsegmente zweckmäßig gewählt, so daß der jeweils eingeschaltete
Anschlag in der erwähnten Weise beidseitig zwischen den Stirnflächen 12, 13 der
Zahnsegmente 2, 3 eingeschlossen werden kann.
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In einzelnen Anwendungsfällen ist es erwünscht, den Betätigungshebel
nach der Überführung in die vorbestimmte Stellung während einer kurzen Zeitspanne
in Ruhe zu halten. Dies läßt sich in einfacher Weise durch entsprechende Steuerung
der Antriebsvorrichtung des Transporthebels 9 erreichen, beispielsweise unter Verwendung
eines Rastgetriebes.
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Ein wesentliches Merkmal des neuen Getriebes liegt darin, daß der
Betätigungshebel 15 aus jeder Stellung in eine neue Stellung überführbar ist, ohne
daß
es notwendig wäre, ihn vorher in eine Nullstellung zurückzuführen.
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Das Einschalten der Stifte 10 kann durch einen Elektromagneten geschehen,
der im einzelnen nicht weiter dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Einschaltung
auf mechanischem Wege vorzunehmen.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind in dem Gehäuseteil 11 eine Anzahl
von Stiften 10 im Abstand angeordnet, so daß sich eine Vielzahl von vorwählbaren
Stellungen ergibt.
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Das neue Stellgetriebe kann, worauf bereits eingangs hingewiesen
worden ist, universell verwendet werden. Besonders originelle Anwendungsmöglichkeiten
ergeben sich aus der Erkenntnis, mit dem Betätigungsglied den Kugelkopf einer Kugelkopfschreibmaschine
zu kuppeln und somit das Stellgetriebe zur buchstabengerechten Schaltung des Kugelkopfes
zu verwenden. Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist für numerisch gesteuerte Maschinen
und Apparate.
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Patentansprüche: 1. Stellvorrichtung mit Planetengetriebe zum Übertragen
eines Stellwinkels, d a du r c h g e -kennzeichnet, daß einerseits im Eingriff mit
einem frei drehbar gelagerten Sonnenrad (5) zwei frei drehbar gelagerte Planetenräder
(6, 7) angeordnet sind, die andererseits mit zwei innen verzahnten Zahnsegmenten
(2, 3) im Eingriff stehen, zwischen denen mindestens ein Anschlag (10) einschaltbar
angeordnet ist, und daß das eine Planetenrad über einen Transporthebel (9) mit der
mit dem Sonnenrad koaxialen Antriebswelle (4) verbunden ist.
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2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Zahnsegmente (2, 3) an ihrer Umfangsfläche in einem zylindrischen Gehäuseteil
(1) drehbar gelagert sind.