DE2105944A1

DE2105944A1 - Anlage zum Bewegen eines Korpers in einer im wesentlichen geradlinig verlaufenden, vieleckig geführten und n Seiten aufweisenden Bahn

Info

Publication number: DE2105944A1
Application number: DE19712105944
Authority: DE
Inventors: Robert William London M Davies
Original assignee: Molins Ltd
Current assignee: Mpac Group PLC
Priority date: 1970-02-09
Filing date: 1971-02-09
Publication date: 1971-09-02
Also published as: FR2078355A5; US3703103A; GB1352523A; SE366579B

Description

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmifz

8 Manchen ¹SS, Mozarfatr.23 Tel. 5 38 OS 86

Molins Limited

2, Evelyn Street, 8. Februar 1971

Deptford, London,S.E.8,England Anwaltsakte M-I482

Anlage zum Bewegen eines Körpers in einer im wesentlichen geradlinig verlaufenden, vieleckig geführten und η Seiten aufweisenden Bahn

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung einer geradlini- j gen Bewegung, insbesondere einen Mechanismus zum Bewegen eines Körjpers in einer im wesentlichen geradlinig verlaufenden, vieleckig \ geführten Bahn, wobei die Lage, d.h. Orientierung des zu bewegen- j

den Körpers bezüglich eines außerhalb des Mechanismus befindlichen Bezuges konstant verbleibt.

Die Erfindung wurde verwirklicht in einer Anlage zum Bewegen eines

Körpers in einer im wesentlichen geradlinig verlaufenden, vielecki geführten und η Seiten aufweisenden Bahn, welche sich dadurch kennjzeichnet, daß ein erstes Sonnenzahnrad mit einem ersten, auf einemj

ersten Planetenträger angeordneten Planetenzahnrad im Eingriff istj, wobei der Planetenträger mittels einer Vorrichtung um das erste i Sonnenzahnrad gedreht wird, daß ein zweites, gleichfalls am ersten! Planetenträger angeordnetes Planetenzahnrad in das erste Planetenzahnrad eingreift, daß ein zweites Sonnenzahnrad koaxial mit dem zweiten Planetenzahnrad ausgerichtet und nicht verdrehbar am er-

ΊΊΓ§ B 367 (HTTF"""'

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■ stan Planetenträrer fixiert ist, da-; auf einem, arr. zweiter. Plsr.e-

^: tenzahnrad fixierten, zweiten Planetenträger drehbar ein drittes Planeöenrad gelagert isu, wobei sich das dritte Planetenzahnr^d in Eingriff mit den zweiten Sonnenzahnrad befindet, da ^ ein viertes Planetenzahnrad drehbar arr. zweiten Planetenträrer ar geordnet ist und in das dritte Planetenzahnrad eingreift, wobei der entlang der vieleckigen Bahn zu bewegende Körper a::; vierten Planetenzahnrad fixiert ist, und da? das Verhältnis der Durchmesser des ersten Scrnenzahnrades und des zweiten Planetenzahnrades n:l beträgt, wäh-

; rend das Verhältnis der Durchmesser des zweiten Sennenzahnrades und des vierten Planetenzahnrades η beträgt.

■ Mit Hilfe einer derartigen Anordnung wird bei -jeei.vnetor Wahl der

' Relativ —Durchmesser der Zahnräder bewirkt, da3 das vierte I-lane-

: tenzahnrad eine geschlossene, vieleckige Bahn zurücklegt, welche

; aus drei, vier oder mehr Seiten gebildet ist. Dies hängt von den

; Durchmessern der verschiedenen Zahnräder und ihren Positionen zu-

: einander ab.

'■ Durch eine weitere Vorrichtung, welche das erste Sonnenzahnrad in seiner Drehbewegung synchron mit der Drehung des ersten Planetenträgers periodisch hin- und herbewegt, können die Seiten der vieleckigen Bahn enger an eine geradlinige Führung angenähert werden; die Synchronbewegung bei Drehung des ersten Planetenträgers wird j so durchgeführt, daß η Bewegungstakte des ersten Sonnenzahnrades : während jeder Umdrehung des ersten Planeten trägers stattfinden.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. _-,

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Pig. 1 der Zeichnungen ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Mechanismus in Richtung des Pfeils II.

Der in den Zeichnungen dargestellte Mechanismus ist so angeordnet, da.3 er den Tragkörper SM in im wesentlichen polygoner bzw. vieleckiger Bahn bewegt, wobei der Tragkörper SM bei Bewegung ertlang dieser Bahn gleiche Orientierung besitzt. In Fig. 1 der Zeichnungen ist der Körper SM durch strichpunktierte Linien in einer Anzahl von Positionen SK1-SM3 dargestellt, welche er bei Bewegung entlang seiner Bahn passiert.'Aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung sind die Zahnräder ohne Zähne wiedergegeben.

ί Ein erstes Sonnenrad 1 ist auf einem Ende einer Welle 2 gelagert; ■ das andere Ende der Welle ist nicht drehbar an einer Basisplatte 3

fixiert. Das Sonnenrad 1 wird mit Ausnahme gesteuerter, kleiner Be- : wegungen gegenüber einer Drehbewegung abgesichert gehalten, wie im j weiteren Verlauf dargelegt wird. Ein erster Planetenradträger 4 ! ist verdrehbar auf der Welle 2 gelagert und ist mit einem Zahnrad

! 5 verbunden, welches gleiohsfalls verdrehbar auf der Welle 2 ange-

iordnet ist. Das Zahnrad 5 greift in ein weiteres Zahnrad 6 ein, welches von einem Snde einer kurzen Antriebswelle 7 getragen ist. Die Antriebswelle 7 vedäuft durch die Basisplatfce jj und ist in dieser drehbar gelagert. Das andere Ende der Antriebswelle J trägt ein Zahnrad 3, welches in herkömmlicher Weise von einer schematisch in Fig. 2 der Zeichnungen durch Bezugsnummer 9 dargestellten An-

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: _ 2j._

triebseinheit in Umdrehung versetzt wird.

Ein erstes Planetenrad 11 ist mit Hilfe eines Wellenzapfens IC d-ehbar am Planetenträger 4 angeordnet; das erste Planetenrad 11 greift dabei in das Sonnenrad 1 ein. Ein zweites Planetenrad 12, welches mit Hilfe eines hohlen Wellenzapfens 1J> gleichfalls am Planetenträger 4 drehbar gelagert ist, greift in das Planetenrad

11 ein. Ein zweiter Planetenträger 14 ist am zweiten Planetenrad

12 fixiert und mit diesem drehbar. Wenn bei dem in-soweit beschriebenen Mechanismus der Planetenträger 4 von der Antriebseinheit 9 über die Zahnräder 5, β und 5 in Uhrzeigerrichtung um die Achse der Welle 2 gedreht wird, dann werden die Planetenräder 11 und 12 um das Sonnenrad 1 getragen und drehen sich infolgedessen um ihre eigener Achsen in Uhrzeigerrichtung bzw. gegen die Uhrzeigerrichtung, wie durch die Pfeile A und B in Pig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist. Der zweite Plare';enträrer 14 wird deshalb un die Aohce des Planetenraäet· 12, gegen den Uhrzeigersinn gerichtet,gedreht .

3in zweites Sonnenrad 15 ist an einem Ende einer Welle 16 fixiert, welche durch den hohlen Wellenzapfen 1J> verläuft. Das andere Ende der Welle Io ist nicht drehbar arn Planetenträger 4 angebracht .Somit dreht sich das Sonnenrad 15 nicht um die Achse der Welle Ιό. Ein drittes Planetenrad 18 ist mit Hilfe eines Wellenzapfens 17 drehbar auf dem Planetenträger 14 vorgesehen; das dritte Planeterra d l8 greift in das Sonnenrad I5 ein. Mit Hilfe eines Wellenzapfens 19 greift ein viertes Planetenrad 20 in das Planetenrad 18 ein. Der Tragkörper SM ist am vierten Planetenrad 20 fixiert.

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BAD ORlSSNAL

•.Wie bereits erwähnt, dreht sich der Planetenträger 14 fiepen den

'Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 13, so daß die Planetenräder

;l8, 20 mit ihm getragen werden. Dies führt dazu, da3 die Planeten- !räder Io und 20 sich um ihre eigenen Achsen gegen den Uhrzeigersinn ibzw. im Uhrzeigersinn drehen, wie durch die Pfeile C und D in Fig.Γ

■der Zeichnungen wiedergeben ist. Die Drehrichtung des Planeten- ! gewählt,

jrades 20 ist bezüglich derjenigen des Planetenträgers 14 so/da2 die Orientierung bzw. Ausrichtung des Tragkörpers SM immer die gleiche bleibt, wenn dieser mit Hilfe des Planetenträgers 4 um die Achse des Sonnenrades 1 getragen wird.

Der Durchmesser des Sonnenrades 1 und des Planetenrades 12 sind so bemessen, daß sie ein Verhältnis von 4:1 besitzen, während die Durchmesser des Sonnenrades 15 und des Planetenrades 20 so bemessen sind, dai3 sie ein Verhältnis von J:4 aufweisen.

Falls die Achse des Sonnenrades 1 durch E benannt wird, während die Achse des Sonnenrades 15 die Benennung P und die Achse des vierten Planetenrades 20 die Benennung Gtragen, und falls die Ab-[stände EF und FG durch R und zR dargestellt sind, wobei ζ eine Konstante bedeutet, dann kann die Lage des Punktes G durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

y - R cos θ + (zR) cos (l8o - (n - 1) Θ)

y ist der Abstand zwischen den Punkten E und Gj θ ist der Winkel, iirch welchen der Planetenträger 14, beginnend von jeder gegebenen : Startposition, gedreht wurde, und η ist die Anzahl der Seiten, welche bei Durchlauf des Punktes G durch die polygonische Bahn

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einrenonr.er. wird, ζ is¹; <ϊ±*~.^α. IZorstarrze (welche ro:".: "^i r.ae ifol."or;der

Erläuterungen ausgewählt wire), sie ixt jedoch fur pi uren rr.i'c verschiedener Ssitenanzahl unterschiedlich.

Geeignete Werte für ζ sind:

^: Bei η = 4, ζ - 0.134 und

bei η = 3, ζ = 0.293.

Mit Hilfe der insoweit beschriebenen Anordnung bev/e; ;t ει oh Ger Punkt G auf einer in wesentlichen quadratischen Bahr. Die Ceiten des Quadrates weisen jedoch eine leicht nach innen refuhrte KrUr.,-munλ auf, d.h., der Mittelpunkt jader Seite liegt näher zu;.. Punkt 3 als bei einem vollkommenen Quadrat. Ur.: diese Krümmung auf ein I-Iir.iirnum zu reduzieren, hat es sich als zweekr:ä£i^ erv/iesen, den V/ert von ζ so zu wählen, öa2 die ournrne der Quadrate der Abv/eichun^en der

i^ekrürnrr.ten Seiten gegenüber einer geraden Linie auf ein M in irr—.::> re-

!duziert v/erden kann. Um einen pclygorischsn Bahnverlauf zu erziejlen, v;elcher noch näher an eine geradlinige Führung entlang der ^!3eiten angepaßt ist, ist der dargestellte Mechanism^s mit weiteren,

!im weiteren Verlauf der Beschreibung dargestellten Teilen versehen.

,Ein Ende eines Arms 21 ist verschwenkbar an der mit Bezugsnummer 22 !bezeichneten Stelle am Sonnenrad 1 angelenkt. Das andere Ende des j Arms 21 trägt einen Steuerläufer in Form einer Rolle 23. Die Rolle ;23 wird mit Hilfe einer Feder 25 in Anlage an einem Steuerkörper

j24 gehalten. Der Steuerkörper 24 ist mit zwei Nocken 26 versehen,

|wobei jeder Nocken dazu dient, das Sonnenrad 1 wie nereits erwähnt

[etwas um seine eigene Achse zu verdrehen. Dies geschieht gegen den

1 0 9 8 3 h / 0 0 1 5 _BAD ORIGINAL

U".ir.^::3ir2rGi^v:n, wer.r: öle Rolle 2 "5 entlang einer Saite des Nockens aufsteigt und ir.: Uhrzeigersinn, wenn die Rolle f.3 entlang der anderer. Sei'ie des Ilockens herabgeführt wird. Der Steuerkörpers ist so ■ angeordnet, da? jeder Nocken eine Drehung des Sonnenrades 1 auslost, wenn sich der Punkt G zwischen zwei einander feilenden Ecken der im wesentlichen quadratischen Bahn bewegt. Die Spitzes eines Nockens erreicht den Steuerläufer bzw. die Rolle 23, wenn sich der Punkt G 2Viiachen den 3c;-:en der im wesentlichen quadratischen Bahn befindet.

Die Drehbewegung des Sennenrades 1 hat zur Folge, da? der Punkt G bei seiner gegen die Uhrzeigerrichtung durchgeführten Drehung um den Punkt B beschleunigt wird, während er sich etwa vom Beginn einer Seite der in» wesentlichen quadratischer. Bahn zur l-'itte dieser Seite verlagert. Der Punkt G wird bei seiner gegen die Uhrzeigerrichtung durchgeführten Drehung um den Punkt 3 verzögert, wenn er eich von der Kitte der Seite zu etwa dem Ende der Seite verlagert. 3s hat sich praktisch herausgestellt, dalS die Länge des Teils der Seite, entlanj welcher der Steuerkörper 24 zweckmäßig wirksam ist, um den Punkt G in gerader Linie zu bewegen, so bemessen ist, daß an jeder Seite des Seitenmittelpunkts der geradlinige Bereich einen Winkel von 3G° an Punkt E einschließt.

Da der Steuerkörper 24 lediglich zwei SteuerνorSprünge bzw. Nocken 26 aufweist, während die Bahn, entlang welcher sich der Punkt G bewegt, mit vier Seiten versehen ist, muiB der Steuerkörper für jede ■Umdrehung des Planetenträgers 4 um seinen Punkt 3 zwei Umdrehungen _:d ur chfuhren. ^;

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BAD

\In Fig. 1 der Zeichnungen ist die Bahn, welchen den Punkt G zurück- _; legt, durch die gestrichelte Linie P und eine weitere Linie j Pl (entlang lediglich einer Seite strichpunktiert dargestellt) !wiedergegeben. Die Linie Pl stellt die Bahn dar, welchen der Punkt ίG zurücklegen würde, falls das Sonnenrad 1 nicht durch den Steuer- ;körper 24 in oben beschriebener Weise in Umdrehung versetzt würde.

-9-

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Claims

Pa tentansprüche

Anlage zum Bewegen eines Körpers in einer im wesentlichen geradlinig verlaufenden, vieleckige geführten und η Seiten aufweisenden Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Sonnenzahn-ι rad (1) mit einem ersten, auf einem ersten Planetenträger (4) angeordneten Planetenzahnrad (11) im Eingriff ist, wobei der j Planetenträger (4) mittels einer Vorrichtung (5,6,7*8,9) um das erste Sonnenzahnrad gedreht wird, daß ein zweites, gleichfalls ^;

am ersten Planetenträger angeordnetes Planetenzahnrad (12) in ; das erste Planetenzahnrad eingreift, daß ein zweites Sonnenzahn-j·

rad (15) koaxial mit dem zweiten Planetenzahnrad (12) ausgeriohw tet und nicht verdrehbar am ersten Planetenträger (4) fixiert \ ist, daß auf einem, am zweiten Planetenzahnrad (12) fixierten, _;

zweiten Planetenträger (14) drehbar ein drittes Planetenrad (18J gelagert ist, wobei sich das dritte Planetenzahnrad im Eingriff mit dem zweiten Sonnenzahnrad (15) befindet, daß ein viertes , Planetenzahnrad (20) drehbar am zweiten Planetenträger (14) angeordnet ist und in das dritte Planetenzahnrad (l8) eingreift, wobei der entlang der vieleckigen Bahn zu bewegende Körper (SM)

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-ΙΟ-am vierten Plar.etenzahnrad (20) fixiert ist, und dal das Verhältnis der Durchmesser des ersten SonnenZahnrades (1) und des zweiten Planetenzahnrades (12) n:l beträgt,während das Verhältnis der Durchmesser des zweiten Sonnenzahnrades (15) und des : vierten Planetenzahnrades (20) (n-l):n beträgt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daZ das erste Sonnenzahnrad (l) mittels einer Vorrichtung synchron mit der Drehbewegung des ersten Planetenträgers in seiner Drehbahn

; hin- und herbewegbar ist, so da3 bei jeder Umdrehung des ersten Planetenträgers η Bewegungstakte des ersten Sonnenzahn-

: rades stattfinden.

¹ 3· Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Vorrich-

I tung aus einem Steuerkörper (24) gebildet ist, an welchem ein I Steuerläufer (23) anliegt, wobei eine elastische Vorrichtung

j (25) den Steuerläufer in Anlage am Steuerkörper halt, und daß

j der Steuerläufer (23) mittels einer Vorrichtung (21,22) an ! einer Seite des ersten Sonnenzahnrades (l) angebracht ist.

' 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da3 die zum Ver-I binden des Steuerläufers dienende Vorrichtung aus einem Arm

! (21) besteht, von welchem ein Ende den Steuerläufer (23) trägt, j während das andere Ende verschwenkbar an der Seite des ersten j Sonnenzahnrades (1) angebracht ist.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Verhältnis zwischen dem Abstand von der Mitte des ersten Sonnenzahn-

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randes (1) zur Mitte des zweiten Planetenzahnrades (12) und dem Abstand vor. der Mitte des zweiten Sonnenzahnrades (15) zur

en

I-iitte des vierten Planetenzalmrades (20) ein/Wert besitzt, welcher so ausgewählt ist, daß die Summe der Quadrate der Abweichungen der Seiten der vielecki.~en Bahn von einer geraden Linie einen Mindestwert darstellt.

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