DE2358680A1

DE2358680A1 - Stepping motor with ratchet action discs - mechanical drive separates and rotates toothed discs

Info

Publication number: DE2358680A1
Application number: DE2358680A
Authority: DE
Inventors: Werner Geister
Original assignee: LENNARTZ GEB
Current assignee: LENNARTZ GEB
Priority date: 1973-11-24
Filing date: 1973-11-24
Publication date: 1975-06-05

Abstract

A stepping motor actuated by a series of pulses has a pair of toothed discs each end, the teeth being located on the mating faces, the outer disc of each being mounted on a spindle passing through the middle carrying a central piston, so that reciprocation of the spindle causes engagement and disengagement of the teeth. Combined with this movement, the inner discs are rotated by a hydraulic or pneumatic crank drive with tensioning springs between the crank arms. The separation of the plates of a pair for disengageent is limited by stops, and the system operates so that both pairs are not disengaged at the same time.

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. BergenDipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen

Patentanwälte ■ 4οαο Düsseldorf 30 · Cecilienallee "J⁷B · Telefon 43273aPatent Attorneys ■ 4οαο Düsseldorf 30 · Cecilienallee "J ⁷ B · Telephone 43273a

23* November T973 . : 29 009 S23 * November T973 . : 29 009 S.

Firma Gebr_o Lennartz, 56^0 Remscheid, Freiheitstraße 181Company Gebr _o Lennartz, 56 ^ 0 Remscheid, Freiheitstrasse 181

"Schrittmotor" " Stepper motor"

Schrittmotoren dienen bekannterweise dazu, einen Gegenstand über eine bestimmte, dem Motor befohlene Strecke zu bewegen. Die Bewegung kann aus einer Verschiebung oder einer Drehung bestehen. Der Steuerbefehl wird dem Schrittmotor dabei in " der Regel durch digital erzeugte Pulse zugeleitet, deren Anzahl den vom Schrittmotor zurückzulegenden Weg bestimmt.Stepper motors are known to serve to an object to move over a certain distance commanded by the engine. The movement can consist of a shift or a rotation exist. The control command is usually fed to the stepper motor by means of digitally generated pulses Number determines the distance to be covered by the stepper motor.

Die-meisten bekannten Schrittmotoren sind Elektromotoren, die auf elektromagnetische Weise in dem Augenblick angehalten werden, den die Digitalpulse bestimmen. Dabei entsteht eine erste Schwierigkeit darin, den Läufer eines Elektromotors exakt in dem Augenblick stillzusetzen, den die Digitalsignale befehlen. Wegen der kinetischen Energie des Rotors, mit dem der Elektromotor umläuft, bedarf es dann in vielen Fällen noch einer Rückdrehung, weil der Rotor seine vorgeschriebene Stellung bereits überschritten hat„ Man ist deshalb genötigt, die Elektromotoren verhältnismäßig klein zu gestalten, so daß das Rotorträgheitsmoment klein wird₀ Dies aber-hat den weiteren, recht schwerwiegenden Nachteil, zur Folge, daß der Motor oft selbst nicht so viel Drehmoment aufbringen kann, wie zum Fortschalten des von ihm angetriebenen Gegenstandes notwendig ist. Man ist daher genötigt, bei Anwendung von Schrittmotoren dieser Art zwischen-den digitalgesteuerten eigentlichen Schrittmotor, der die ihm aufgegebene Bewegung ausführt, und dem anzutreibenden Gegenstand auch noch einen Drehmomentverstärker einzuschalten, insbesondere in Form eines hydraulischen Motors. Mit alledem wird in vielen Fällen der Aufwand, den einMost of the known stepper motors are electric motors which are stopped in an electromagnetic manner at the moment determined by the digital pulses. A first difficulty arises in stopping the rotor of an electric motor exactly at the moment that the digital signals command. Because of the kinetic energy of the rotor with which the electric motor rotates, in many cases a reverse rotation is required because the rotor has already exceeded its prescribed position This is _0-but has another, quite serious disadvantage is necessary mean that the engine themselves often can not provide as much torque as for advancing the driven by it object. It is therefore necessary, when using stepper motors of this type, between the digitally controlled actual stepper motor, which executes the movement assigned to it, and the object to be driven to switch on a torque amplifier, in particular in the form of a hydraulic motor. With all of this, in many cases the effort that a

S09823/0052S09823 / 0052

Schrittmotor mit allem seinem Zubehör erfordert, so beträchtlich, daß man geneigt ist, auf die Schrittmotor-Steuerung zu verzichten und sich mit der üblichen, nicht digital gesteuerten Antriebsweise zu begnügen.Stepper motor, with all its accessories, requires so considerably that one is inclined to rely on stepper motor controls to do without and be satisfied with the usual, non-digitally controlled drive mode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schrittmotor zu schaffen, der ein Drehmoment zu erzeugen vermag, das auf mechanischem Wege nahezu beliebig heraufgesetzt werden kann, und zwar ohne einen nachgeschalteten Drehmomentverstärker direkt durch Umwandlung der in ihn eingeleiteten Pulse in schrittweise aufeinanderfolgende Drehmomentpulse„The invention is based on the object of providing a stepper motor that is able to generate a torque that can be increased almost arbitrarily by mechanical means, without a downstream torque amplifier directly by converting the pulses introduced into it into step-by-step successive torque pulses "

Was zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen ist, bildet den Gegenstand des nachstehenden Anspruchs 1. Die in diesem Anspruch angegebene Maßnahme ist weiterer Ausgestaltung in vielfach weiterem Sinne zugänglich. Darauf beziehen sich die Ansprüche 2 und 3.What is provided according to the invention to achieve this object forms the subject matter of claim 1 below. The measure specified in this claim can be further developed in a broader sense. Thereon refer to claims 2 and 3.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigenThe drawing illustrates an embodiment of the invention. Show it

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schrittmotors mit den Merkmalen der Erfindung, Fig. 1 is a side view of a stepping motor with the features of the invention,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie C-D in Fig. 2 und 2 shows a section along line AB in FIG. 1, FIG. 5 shows a section along line CD in FIG. 2 and

Fig. 4 ein Schema zur Veranschaulichung der Zahneingriffe beim Betrieb des Motors_o 4 shows a diagram to illustrate the meshing of the teeth during operation of the engine _{or the like}

Erfindungsgemäß gestaltete Schrittmotoren können hydraulisch, pneumatisch und elektromagnetisch betrieben werden. Ein pneumatischer Antrieb gestaltet sich in der zeichnerischen Darstellung am einfachsten. Nur aus diesem Grunde ist ein derartiger Antrieb für die nachstehenden Erläuterungen gewählt worden. Im übrigen sind gleichfalls zur zeichnerischen Ver-Stepper motors designed according to the invention can be operated hydraulically, pneumatically and electromagnetically. A pneumatic one Drive is the simplest in the graphic representation. For this reason alone is such a thing Drive has been selected for the explanations below. For the rest are also for the graphic description

509823/0052509823/0052

einfachung in Fig. 1 und 2 einige Teile im Schnitt dargestellt worden, obwohl sie bei Anwendung der strengen Regeln des technischen Zeichnens nicht im Schnitt erscheinen dürften. Dadurch wird die Anzahl der sonst-nötigen Figuren vermindert. ;_: \Simplification in Fig. 1 and 2 some parts have been shown in section, although they should not appear in section if the strict rules of technical drawing are applied. This reduces the number of figures that would otherwise be required. ; _: \

Den feststehenden Hauptteil des Motors bildet ein dreiteiliges Gehäuse (Figo 2), das sich aus einem Zylinder 1 und zwei Zylinderkopfen 2 und 3 zusammensetzt. Diese Teile sind durch in Fig. 3 sichtbare Bolzen 4 fest miteinander verschraubt. In der Bohrung des Zylinders 1 ist ein Kolben 5 verschiebbar, der den Innenraum des Zylinders 1 in zwei Kammern 6 und 7 teilt. In diese Kammern münden Kanäle 8 und 9,an die nicht gezeichnete Druckleitungen angeschlossen werden können. Die Kanäle dienen abwechselnd als Einlaß und Auslaß. Die äußere pneumatische Schaltung ist nicht gezeichnet. Sie ist so gestaltet, daß die Kammern abwechselnd unter Druck gesetzt werden können. Die Erzeugung der Druckpulse kann auf vielfache Weise erfolgen. Zur Erklärung folgt eine kurze Beschreibung einer sehr einfachen Steuerungsmöglichkeit der Druckpulse durch ein Vierwege-Magnetventil (für Druckluft oder • Hydraulik). - :The main part of the motor is fixed in three parts Housing (Figo 2), which consists of a cylinder 1 and two Cylinder heads 2 and 3 composed. These parts are through Bolts 4 visible in FIG. 3 are firmly screwed together. A piston 5 is displaceable in the bore of the cylinder 1, the interior of the cylinder 1 in two chambers 6 and 7 Splits. Channels 8 and 9 open into these chambers, but not Drawn pressure lines can be connected. The channels serve alternately as inlet and outlet. The outer pneumatic circuit is not shown. It is designed so that the chambers are alternately pressurized can be. The generation of the pressure pulses can be multiple Way. A brief description follows to explain a very simple way of controlling the pressure pulses by a four-way solenoid valve (for compressed air or • hydraulics). -:

Vor die weiter unten näher beschriebenen Zahnscheiben 11 und 12 wird je ein Elektroendtaster so angeordnet, daß er bei jedem Hub der zugeordneten Zahnscheibe 11 oder 12 betätigt wirdo Bei dieser Betätigung steuert der Endtaster das Vierwege-Magnetventil um und gibt dabei gleichzeitig einen Stromimpuls an ein vorwählbares elektronisches Zählwerk als Rückmeldung dafür, daß ein Schritt ausgeführt ist. Ist die vorgewählte Schrittzahl erreicht, schaltet das Zählwerk die Stromzufuhr zum Magnetventil ab und der Schrittmotor bleibt sofort stehen. Eine Zylinderkammer bleibt unter Druck„ Der Schrittmotor steuert sich also selbst; das Zählwerk übernimmt lediglich das Abschalten der Stromzufuhr bei ausgeführ-Before the toothed disks 11 and described in more detail below 12 an electric end switch is arranged in such a way that it actuates the associated toothed disk 11 or 12 with each stroke willo With this actuation, the limit switch controls the four-way solenoid valve and at the same time sends a current pulse to a preselectable electronic counter as feedback that a step has been carried out. When the preselected number of steps is reached, the counter switches the power supply to the solenoid valve and the stepper motor stops immediately. A cylinder chamber remains under pressure " So the stepper motor controls itself; the counter takes over only switching off the power supply when the

509 8 23/0052509 8 23/0052

_ 4 —_ 4 -

ter Schrittzahl. Die Anzahl der unmittelbar aufeinanderfolgenden Pulse bestimmt den Weg, den der vom Schrittmotor angetriebene Gegenstand jeweils zurückzulegen hat₀ the number of steps. The number of consecutive pulses determines the distance that the object driven by the stepper motor has to cover ₀

Mit dem Kolben 5 ist unverschiebbar eine beiderseits durch die Zylinderköpfe 2, 3 ragende Kolbenstange 10 verbunden. Die Kolbenstange 10 kann an den Kolben 5 starr angeschlossen sein. Besser ist es jedoch, den Kolben 5 auf dei? Kolbenstange 10 drehbar zu lagern, weil er der Kolbenstange lediglich axiale Verschiebungen zu erteilen hat, nicht aber Drehungen, welche die Kolbenstange unter anderen, noch zu erläuternden Einflüssen ausführt, vom Kolben 5 aber nicht mitgemacht zu werden brauchen.With the piston 5 one is immovable on both sides the cylinder heads 2, 3 protruding piston rod 10 connected. The piston rod 10 can be rigidly connected to the piston 5 be. However, it is better to open the piston 5 on the Piston rod 10 to be rotatable because he only has to give the piston rod axial displacements, but not Rotations carried out by the piston rod under other influences, which have yet to be explained, but not by the piston 5 need to be participated.

Fest verbunden mit den nach außen geführten Enden der Kolbenstange 10 sind zwei Zahnscheiben 11 und 12„ Eine dieser Scheiben, im gezeichneten Beispiel die Scheibe 11, ist mit exzentrisch zur Kolbenstangenachse liegenden Bohrungen 13 versehen, in welche Zapfen 14 ragen_e Diese Zapfen dienen zur Übertragung der Drehung der Scheibe 11 auf den anzutreibenden Gegenstand, vermeiden aber gleichzeitig, daß auch die noch zu erläuternde axiale Verschiebung der Scheibe 11 auf diesen Gegenstand übertragen wird. Vorstellbar ist beispielsweise die Verbindung der Zapfen 14 mit einer weiteren Scheibe, die als Zahnrad ausgebildet sein kann, wenn dem anzutreibenden Gegenstand eine Drehung mitgeteilt werden soll. Ebenso denkbar ist aber auch die Verbindung der angenommenen Scheibe mit einer Gewindespindel, wenn der anzutreibende Gegenstand eine Verschiebung erfahren soll.Firmly connected to the outwardly guided ends of the piston rod 10, two toothed discs 11 and 12 'one of these discs, in the example shown, the disc 11 is provided with eccentrically located relative to the piston rod axis holes 13 into which pins 14 _e protrude These pins are used to transfer the rotation of the disk 11 on the object to be driven, but at the same time avoid that the still to be explained axial displacement of the disk 11 is transferred to this object. It is conceivable, for example, to connect the pins 14 to a further disk, which can be designed as a gearwheel if the object to be driven is to be informed of a rotation. However, it is also conceivable to connect the assumed disc to a threaded spindle if the object to be driven is to experience a displacement.

Die Zahnscheiben 11 undΛ2. sind an ihrer nach innen gerichteten Stirnfläche mit Stirnverzahnungen 15 und 16 versehen, insbesondere nach Art der sogenannten Hirth-Verzahnungen. Den Scheiben 11 und 12 stehen je eine weitere Zahnscheibe 17 und 18 gegenüber, die mit komplementären Verzahnungen versehen sind. Die Verzahnungen der Scheiben 17 und 18 sind"The pulleys 11 and Λ2. are provided on their inwardly directed end face with spur teeth 15 and 16, in particular in the manner of the so-called Hirth teeth. The disks 11 and 12 are each facing a further toothed disk 17 and 18, which are provided with complementary teeth. The teeth of the discs 17 and 18 are "

509823/0052509823/0052

- ■"■-;. 235 B 6- ■ "■ -;. 235 B 6

mit 19 und 20 "bezeichnet» Sämtliche Verzahnungen haben die gleiche Teilung» Damit soll nicht ausgeschlossen sein, daß einige Zähne fortgelassen werden, weil dies die noch zu beschreibende Wirkungsweise nicht beeinträchtigen würde»marked with 19 and 20 "» All gears have the equal division »This should not exclude the possibility that some teeth are left out because this is the most important too would not affect the descriptive mode of action »

In der Stellung nach Fig. 1 und 2 stehen die Verzahnungen 15 und 19 vollständig außer Eingriff, während die Verzahnungen 16 und 20 voll in Eingriff miteinander sind»In the position according to FIGS. 1 and 2, the teeth are 15 and 19 completely disengaged while the gears 16 and 20 are fully engaged with each other »

Die Zahnscheiben 17 und 18 sind nicht verschiebbar und nur begrenzt drehbar. Sie sind durch Wälzlager 21 an den Zylinderköpfen 2, 3 gelagert. An ihren nach innen, also aufeinander zu gerichteten Stirnflächen 22 tragen die Zahnscheiben 17 und 18 Nasen 23 und 24 (Fig. 1). Diese Nasen wirken einerseits mit feststehenden Anschlagstiften 25 und 26 zusammen, andererseits aber auch.mit den freien Enden von Kniehebeln, die unten näher zu beschreiben sein werden» Durch die Anschlagstifte 25, 26, die auf den Zylinderköpfen 2 und 3 angebracht sind, werden die Drehungen der inneren Zahnscheiben 17, 18 in einer Richtung begrenzt»The toothed disks 17 and 18 are not displaceable and only rotatable to a limited extent. They are through roller bearings 21 on the cylinder heads 2, 3 stored. The toothed disks carry the toothed disks on their inwardly facing end faces 22, that is to say towards one another 17 and 18 lugs 23 and 24 (Fig. 1). These noses work on the one hand together with stationary stop pins 25 and 26, on the other hand also.mit the free ends of Toggle levers, which will be described in more detail below »By the stop pins 25, 26 on the cylinder heads 2 and 3 are attached, the rotations are the inner Toothed pulleys 17, 18 limited in one direction »

Jede der inneren Zahnscheiben 17 und 18 wird durch eine nachgiebige Kraft, die also durch eine stärkere Zwangskraft überwunden werden kann, in der Stellung gehalten, in der ihre Nase 23, 24 am zugehörigen Stift 25, 26 anliegt. Zur Erzeugung dieser nachgiebigen Kraft dienen zwei Hilfszylinder 27 und 28, deren Anordnung genauer aus Fig. 3 hervorgeht. Die Kolbenstangen 29 und 30 sind durch Gelenke21 und 32 mit den Nasen 23 und 24 verbunden. Durch einen ständig wirksamen Druck, der in Fig. 1 im Hilfszylinder 27 nach rechts gerichtet ist, wird die Nase 23 gegen den Anschlagstift 25 gezogen und dadurch die zugeordnete Zahnscheibe in ihrer einen Endstellung festgelegt, jedoch so, daß sie gegen die Kraft des Hilfszylinders 27 aus dieser Stellung herausbewegt werden kann. Es wäre ohne weiteres möglich, die Hilfszylinder 27, 28 durch vorgespannte Federn zu er-Each of the inner toothed washers 17 and 18 is through a yielding force, which can therefore be overcome by a stronger constraining force, held in the position in which their nose 23, 24 rests on the associated pin 25, 26. Two auxiliary cylinders are used to generate this resilient force 27 and 28, the arrangement of which is shown in more detail in FIG. The piston rods 29 and 30 are connected by joints21 and 32 connected to lugs 23 and 24. By a constantly effective pressure, which in Fig. 1 in the auxiliary cylinder 27 after is directed to the right, the nose 23 is pulled against the stop pin 25 and thereby the associated toothed washer set in their one end position, but so that they against the force of the auxiliary cylinder 27 from this position can be moved out. It would be possible without further ado the auxiliary cylinders 27, 28 to be expanded by pretensioned springs

* 50 9 823/00 52* 50 9 823/00 52

setzen. Pneumatische Antriebe sind im gezeichneten Beispiel nur vorgesehen, um die Umschaltung des Schrittmotors von Rechtsdrehung (gesehen von oben in Fig. 1) auf Linksdrehung oder umgekehrt zu ermöglichen„set. In the example shown, pneumatic drives are only intended to switch the stepper motor from To enable clockwise rotation (seen from above in Fig. 1) to left rotation or vice versa "

Einen wesentlichen Bestandteil des Schrittmotors bilden vier Kniehebel, von denen je zwei einem der beiden Zahn— scheibenpaare 11, 17 "bzw. 12, 18 zugeordnet sind» Faßt man, wie es nachstehend geschieht, die Wirkungsweise nur bei derjenigen Drehung der Zahnscheiben 11 und 12 ins Auge, die in Richtung der Pfeile P erfolgt, dann können von den vier Kniehebeln, die den Scheiben 11 und 12 zugeordnet sind, je zwei außer Betracht bleiben, weil sie bei Drehrichtung P nur leer mitlaufen und erst wirksam werden, wenn die Drehrichtung umgekehrt wird. Sämtliche Kniehebel sind in Fig. dargestellt. Die für die Drehrichtung P in Betracht kommenden Kniehebel erscheinen mit größerer Deutlichkeit in Fig_o Diese beiden Kniehebel sind allgemein mit 35 und 36 bezeichnet. Die komplementären Kniehebel, die erst bei Drehung entgegengesetzt P wirksam werden, tragen die Bezeichnungen 33 und 34.Four toggle levers form an essential part of the stepper motor, two of which are assigned to one of the two toothed disk pairs 11, 17 "or 12, 18 the eye that occurs in the direction of the arrows P, then you can from the four knee levers 11 and 12 assigned to the wheels, two left out of consideration because they run with only empty when the direction P and will take effect only when the rotational direction is reversed is. All toggle lever are shown in Fig.. the eligible for the direction of rotation P in consideration toggle appear with greater clarity in FIG _o These two toggle generally designated 35 and 36. the complementary toggle lever, which are only upon rotation P opposite effect, are designated 33 and 34.

Jeder Kniehebel ist um einen von vier Zapfen 37 schwenkbar, die auf den Zylinderköpfen 1 und 2 sitzen. Jeder Zapfen 37 bildet also einen festen Hebeldrehpunkt, um den der innere Schenkel 38 des zugeordneten Kniehebels geschwenkt werden kann. Mittels eines Zwischenzapfens 39 ist. am inneren Schenkel 38 ein äußerer Schenkel 40 angelenkt. Je zwei Schenkel 38 und 40 sind durch eine Zugfeder 41 miteinander verbunden, die "bestrebt ist, den Kniehebel zu entspreizen»Each toggle lever can be pivoted about one of four pins 37 which sit on cylinder heads 1 and 2. Each tenon 37 thus forms a fixed fulcrum about which the inner legs 38 of the associated toggle lever are pivoted can. By means of an intermediate pin 39 is. an outer leg 40 is articulated on the inner leg 38. Two legs each 38 and 40 are connected to one another by a tension spring 41, which "tries to despread the toggle lever"

Mit den Naben 42 der beiden Schenkel 38 und 40 liegt jeder Kniehebel unter der Wirkung seiner Zugfeder 41 an einer Stirnfläche 43 an, die an der ihm zugeordneten Zahnscheibe (z.B. 11) ausgebildet ist. Das äußere Ende jedes Schenkels 40 des Kniehebels, das für den Kniehebel 35 mit 44 bezeich-With the hubs 42 of the two legs 38 and 40, each toggle lever rests on one under the action of its tension spring 41 End face 43, which is formed on the toothed disk (e.g. 11) assigned to it. The outer end of each leg 40 of the toggle lever, which denotes for the toggle lever 35 with 44-

509823/0052509823/0052

- ■ 23586- ■ 23586

net ist, bildet einen Schubfinger, dessen Wirkungsweise aus der folgenden Erläuterung hervorgehen wird. Für alles weitere ist wesentlich, daß die Einger 44 gegen die Hauptachse des Motors radial versetzt liegen, so daß sie auf die Scheiben 17 und 18 mit Drehmomenten wirken können, welche diese Scheiben um bestimmte Winkel· weiterschalten·net, forms a push finger, its mode of action will be apparent from the following explanation. For everything else it is essential that the fingers 44 against the main axis of the motor are offset radially so that they can act on the discs 17 and 18 with torques which these Indexes by certain angles

Im Betriebe laufen natürlich die diskreten Stellungen, wel- ' ehe die Getriebeteile zueinander einnehmen können, nahezu pausenlos hintereinander ab. Zur Erläuterung ist es gleichwohl notwendig, von einer bestimmten Betriebsphase auszugehen und danach die .weiteren Phasen getrennt voneinander zu betrachten. Dazu diene insbesondere .das Schema nach Fig. 4.In the company, of course, the discrete positions run, wel- ' before the gear parts can take on each other, almost continuously from one another. For the sake of explanation it is nevertheless necessary to start from a certain operating phase and then to separate the other phases from each other regard. The scheme according to FIG. 4 is particularly useful for this purpose.

In der ins Auge gefaßten. Ausgangsphase stehen¹die.Verzahnungen 16, 20 der Zahnscheiben 12 und 18 vollständig in Eingriff (Fig. 1 und 2). Die Verzahnungen 15 und 19 sind dagegen in Fig. 1 und 2 vollständig außer Eingriff, so daß die Zahnscheiben 11 und 17 durch ihre Verzahnungen ungehindert relativ zueinander drehbar sind. Dieser Zustand besteht, wenn der Kolben^V5 seine obere Endstellung einnimmt, die Kammer 7 also unter Druck steht, während die Kammer 6 drucklos ist.In the envisaged. Initial phase are ¹ die.Verzahnungen 16, 20 of the toothed disks 12 and 18 completely in engagement (Fig. 1 and 2). The toothings 15 and 19, on the other hand, are completely disengaged in FIGS. 1 and 2, so that the toothed disks 11 and 17 are freely rotatable relative to one another through their toothing. This state exists when the piston ^V 5 assumes its upper end position, that is to say the chamber 7 is under pressure while the chamber 6 is depressurized.

Für das weitere ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Zähne der Verzahnungen 15 und 19 in der soeben betrachteten Stellung keinesfalls genau einander gegenüberstehen,, Es kommt somit für die Funktion des Motors entscheidend darauf an, daß bei.einer Annäherung der Scheiben 11 und 17 nicht etwa die beiderseitigen Zahnköpfe aufeinanderstoßen, sondern die beiderseitigen Zahnflanken. Hat dies stattgefunden, dann setzt die Wirkung der Stirnfläche 43 der sich abwärts bewegenden Zahnscheibe 11 ein und spreizt damit über die»Stirnfläche 43 und den Zwischehzapfen 39 den Kriiehebel-35 entgegen der Wirkung der Feder 41, so daß sein Finger 44 auf den Anschlag 23 trifft und damit die Zahnscheibe 17 um den nun noch'nötigen Betrag dreht. Auf zweifache Weise wird damitFor the rest it is essential that the Teeth of the gears 15 and 19 in the one just considered Position in no way exactly opposite one another, it it is therefore crucial for the functioning of the motor that when the disks 11 and 17 do not approach each other For example, the two-sided tooth tips collide, but the two-sided tooth flanks. If this has happened, then sets the effect of the end face 43 of the downwardly moving toothed disk 11 and thus spreads over the »end face 43 and the intermediate pin 39 counter to the lever 35 the action of the spring 41, so that his finger 44 on the Stop 23 hits and thus the toothed washer 17 around the now still'necessary amount turns. It does so in two ways

509823/0052509823/0052

2358623586

die Scheibe 11 um einen Winkel weitergedreht, nämlich zuerst durch die Zahnflanken 15, 19 und sodann durch den Kniehebel 35.the disk 11 rotated further through an angle, namely first through the tooth flanks 15, 19 and then through the toggle lever 35.

In der als Ausgangsphase gewählten Stellung nach Fig. 1 hat der Kolben des Hilfszylinders 27 über das Gelenk 31 die Nase 23 der Zahnscheibe 17 gegen den Anschlagstift 25 gezogen. Dem entsprechen die Stellungen der Verzahnungen 15 und 19 in der relativen Lage, die in Fig. 4 mit Phase A bezeichnet ist. Je zwei einander gegenüberstehende Zahnköpfe sind in Phase A um ein Maß χ gegeneinander versetzt, das geringer ist als die halbe Zahnteilung t/2. Dabei steht die Zylinderkammer 7 unter Druck«, Wird nunmehr die Kammer 7 drucklos gemacht und die Kammer 6 unter Druck gesetzt, so bewegt der Kolben 5 mittels der Zugstange 10 - gesehen in Fig. 1 und 2 - die Zahnscheiben 11 und 12 abwärts. Dabei geht die Zahnscheibe 11 in die Phase B über, während die Zahnscheibe 17 noch in Ruhe bleibt. Zugleich beginnen die Verzahnungen 16 und 20 der beiden unteren Zahnscheiben 12 und 18 sich zu trennen. In Phase B hat je eine Flanke eines Zahnes der Verzahnung 15 die ihr gegenüberstehende Flanke eines Zahnes der Verzahnung 19 erreicht und damit gerade berührt. Die Zahnscheibe 17 befindet sich noch in ihrer Ausgangsstellung. Dies gilt auch für die nun folgende Phase C, die eine Zwischenphase darstellt. Beim Übergang von B nach C hat jedoch die Zahnscheibe 11 bereits eine Drehung erfahren, weil die Verzahnungen im Begriff sind, ineinanderzugreifen und die Flanken aneinandergleiten. Die Drehung der Zahnscheibe 11 entspricht aber noch nicht der verlangten vollen Drehung um die halbe Zahnteilung t/2. Diese Drehung wird erst beim Erreichen der Endphase D erreicht, und zwar dadurch, daß die Stirnfläche 43 der Scheibe 11 auf den Kniehebel 35 drückt und ihn entgegen seiner Feder 41 weiter spreizt. Dabei trifft der Schubfinger 44 am Ende des äußeren Kniehebelschenkels 40 auf die Nase 23 der Zahnscheibe 17 und dreht dadurch diese Scheibe unter Mitnahme der Scheibe 11 um das Maß χ wei-In the position selected as the starting phase according to FIG. 1, the piston of the auxiliary cylinder 27 via the joint 31 has the The nose 23 of the toothed disk 17 is pulled against the stop pin 25. The positions of the teeth 15 and correspond to this 19 in the relative position which is designated by phase A in FIG. There are two opposing tooth tips offset from one another in phase A by an amount χ that is less than half the tooth pitch t / 2. The cylinder chamber is in place 7 under pressure "If the chamber 7 is now depressurized and the chamber 6 is put under pressure, it is moved the piston 5 by means of the pull rod 10 - seen in FIGS. 1 and 2 - the toothed disks 11 and 12 downwards. That goes Toothed disk 11 into phase B, while the toothed disk 17 still remains at rest. The gears begin at the same time 16 and 20 of the two lower toothed disks 12 and 18 towards each other separate. In phase B each flank of a tooth of the toothing 15 has the opposite flank of a tooth of the Toothing 19 reached and thus just touched. The toothed disk 17 is still in its starting position. This also applies to the following phase C, which is an intermediate phase represents. At the transition from B to C, however, the toothed disk 11 has already been rotated because the Toothings are about to intermesh and the flanks slide against each other. The rotation of the pulley 11 but does not yet correspond to the required full rotation half the tooth pitch t / 2. This rotation is only achieved when the end phase D is reached, namely by the fact that the The end face 43 of the disk 11 presses on the toggle lever 35 and spreads it further against its spring 41. Included the push finger 44 strikes the end of the outer toggle lever leg 40 on the nose 23 of the toothed disk 17 and rotates as a result Remove this disk by the dimension χ while taking along the disk 11.

509823/0052509823/0052

■ - ■"■■;■ \ ■-. _Λ2358BBO■ - ■ "■■; ■ \ ■ -. _Λ 2358BBO

ter in die mit Phase D .bezeichnete Stellung. Die beiden Verzahnungen stehen jetzt voll miteinander in Eingriff.ter in the position marked with phase D. The two gears are now fully engaged with each other.

Mittlerweile haben sich die beiden Verzahnungen 16, 20 der Scheiben 12, 18 vollständig getrennt, so daß der Kolben des HilfsZylinders 28. die Nase 24 um die Strecke χ bewegen und gegen den Anschlagstift 26 ziehen und damit die Zahnscheibe 18 in eine Stellung drehen kann, die derjenigen Stellung entspricht, von der bei Betrachtung der Scheiben 11 und 17 ausgegangen worden war.Meanwhile, the two gears 16, 20 of the Disks 12, 18 completely separated so that the piston of the Auxiliary cylinder 28. move the nose 24 by the distance χ and Pull against the stop pin 26 and thus the toothed disk 18 can rotate into a position that corresponds to that position corresponds to which was assumed when viewing the disks 11 and 17.

Beim nächsten Schritt wird der Kolben 5 wieder durch Druck in der Kammer 7 in die Stellung nach Fig. 2 gebracht und damit der Zustand der Phase A wieder hergestellt.In the next step, the piston 5 is again pressurized placed in the chamber 7 in the position of FIG. 2 and thus the state of phase A is restored.

Im Schema nach Fig. 4 sind die Abmessungen willkürlich gewählt. Insbesondere ist zwecks größerer Deutlichkeit das Maß χ größer gezeichnet, als der Praxis im allgemeinen entsprechen wird. .In the scheme of FIG. 4, the dimensions are chosen arbitrarily. In particular, for the sake of greater clarity, the dimension χ is drawn larger than it generally corresponds to in practice will. .

Der wesentliche Vorteil.der rein mechanischen Umwandlung der auf den Motor gegebenen Pulse besteht darin, daß man es nahezu beliebig in der Hand hat, die an den Verzahnungen 15 und 16 angreifenden Umfangskräfte heraufzusetzen, nämlich durch geeignete Wahl des Flankenwinkels oder Vergrößerung der Zahnscheibendurchmesser. Das gleiche gilt von der Kraft, mit welcher der jeweils wirksame Kniehebel an der ihm zugeordneten Nase (z.B. 23) der diese Nase tragenden Zahnscheibe angreift. Denn diese Kraft hängt vom Spreizwinkel des Kniehebels ab, in dessen Wahl man nahezu völlig frei ist.The main advantage of the purely mechanical conversion the pulse given to the motor consists in getting it has almost as much in the hand that on the teeth 15 and to increase 16 attacking circumferential forces, namely through a suitable choice of the flank angle or enlarging the pulley diameter. The same is true of the force with which the respectively effective toggle lever is assigned to it The nose (e.g. 23) of the toothed washer that carries this nose engages. Because this force depends on the spread angle of the Knee lever, in the choice of which you are almost completely free.

Die für das gezeichnete Beispiel gewählte pneumatische Betätigung der Zugstange 10 kann naturgemäß leicht durch eine hydraulische Betätigung ersetzt werden. Ausführbar ist aber auch eine elektromagnetische Betätigung, etwa in der Form eines feststehend angeordneten kräftigen Solenoids mitThe pneumatic actuation selected for the example shown of course, the pull rod 10 can easily be replaced by hydraulic actuation. But it is feasible also an electromagnetic actuation, for example in the form of a fixed, powerful solenoid

50 9 8 23 /005250 9 8 23/0052

IS b : 8 b ti If - 10 - IS b: 8 b ti If - 10 -

einem Eisenkern, der darin beweglich ist und die Kolbenstange 10 ersetzt.an iron core which is movable therein and replaces the piston rod 10.

Jedes der Getriebe, die die Drehung der Zahnscheibe 17 bzw. 18 bis auf einen Drehwinkel vollendet, der einer halben Zahnteilung entspricht, bestehen im gezeichneten Beispiel aus Kniehebelnο Stattdessen können mit gleicher Wirkung auch in Achsrichtung der Zugstange bewegliche, unter der Wirkung einer nachgiebigen Kraft stehende Keile verwendet werden, die ebenso wie die Finger der Kniehebel zu gegebener Zeit an der zugeordneten Nase angreifen.Each of the gears that complete the rotation of the toothed disk 17 or 18 up to an angle of rotation that is half Tooth pitch, consist of toggle levers in the example shown ο Instead, they can have the same effect wedges which are movable in the axial direction of the tie rod and are under the action of a resilient force are also used which, like the fingers of the toggle lever, attack the assigned nose at the appropriate time.

Es wurde oben erwähnt, daß die Hilfszylinder 27» 28 den Vorzug gegenüber sonst in gleicher Weise wirkenden Federn haben, weil sie es auf einfache Weise ermöglichen, die Drehrichtung des Motors umzukehren. Denn dazu genügt es, die Richtung, in der die Kolben der Hilfszylinder beaufschlagt werden, zu wechseln.It was mentioned above that the auxiliary cylinders 27 »28 are preferred compared to springs that otherwise act in the same way, because they make it easy to change the direction of rotation of the motor to reverse. Because for this it is sufficient to determine the direction in which the piston acts on the auxiliary cylinder be going to switch.

509823/0052509823/0052

Claims

■■ -.11 '-; · - ■ .- ^. ■; ■ ".. ■ ^; ■■ ■

Company Gebr. Lennartz, 5630 Remscheid, Freiheitstrasse 181

Claims;

Stepper motor for switching on one driven by it Object according to the number of pulses given to it one after the other, g e k e η η ζ ei c h η e t d u r c h two pairs of toothed disks (11, 17; 12, 18) with face teeth facing each other (Hirth serrations), each of which has one washer (11, 12) fixed with an axial through a reciprocating drive moving movable and rotatable as well as with the driven The object coupled tie rod (10) is coupled, while the disk opposite this disk (17, 1Ö) is limited by a stop and only rotatably mounted; that the axially displaceable discs (11, 12) are axially offset from one another to such an extent that with full tooth engagement between the disks of a pair (e.g. 12, 18) the teeth of the other pair (e.g. 11, 17) with less than half a tooth pitch (t / 2) against each other offset tooth tips are disengaged, the the two pairs of toothed teeth (15, 19; 1.6, 20) are not completely out of engagement at any one moment; and that a gear is provided because ^ i a displacement of the pull rod (10) in a rotation of the only rotatable disc (17, 18) by less than half a tooth pitch (t / 2) causes.

2. Stepper motor according to claim 1, d a d u r c h g e k e η η-records, ,, that the drive is hydraulic or pneumatic and the pull rod (10) is a piston rod,

3. Stepper motor according to claim 1 or 2, since d u r c h g e indicates that each gear consists of a toggle lever (33, 34; 35, 36), a spring (41) in

509823/0052 /

seeks to keep the despread position and its outer arm always then on the toothed washer assigned to it (17j 18) engages rotating when between the teeth (15, 19) of this toothed disc (17, 18) and the one opposite it Toothed lock washer (11, 12) already partially engaged ο

509823/0052

/J/ J

L e e r s e i t eL e r s e i t e