DE2537999B2 - Schrittschaltvorrichtung - Google Patents
SchrittschaltvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schrittschaltvorrichtung mit einem antreibenden, selbst motorisch antreibbaren
Organ und einem angetriebenen Organ, wobei auf einer von einem Motor über eine Welle angetriebenen
Scheibe zwei koaxiale Stifte einander diametral gegenüberliegen, rechtwinklig zu den Stiften zum
Eingriff mit den Stiften eine Zahnstange bzw. ein gezahntes Vorschubelement angeordnet ist, sich die
Kopflinie der Zahnstange bzw. des gezahnten Vorschubelementes im wesentlichen über den Durchmesser
der Scheibe erstreckt und die Zahnteilung gleich dem Mittelpunktsabstand der beiden Stifte ist.
Aus der DE-PS 3 28 666 ist bereits eine Vorrichtung dieser Art vorbekannt, die zur Umwandlung der
drehenden Bewegung des antreibenden Organs in eine stufenweise bzw. schrittweise Bewegung des angetriebenen
Organs dient, wobei das antreibende Organ sich ständig gleichförmig dreht, das angetriebene Organ
dagegen schrittweise fortbewegt wird. Durch eine spezielle Zahnform soll dabei diese Umwandlung der
drehenden Bewegung in eine schrittweise Bewegung ohne schroffen Eingriff der zusammenarbeitenden Teile
und daher selbst bei hoher Geschwindigkeit ohne Geräusch erfolgen. Die Vorrichtung soll also über eine
möglichst lange Zeitdauer störungsfrei und geräuscharm arbeiten.
Außer zum dauernden Antrieb eines anzutreibenden Organes, beispielsweise bei Filmprojektoren, werden
Schrittschaltvorrichtungen oft benötigt, um ein Organ, z. B. einen Schlitten, längs einer Gleitbahn um eine
bestimmte Strecke entsprechend einer bestimmten Schrittzahl zu verschieben, sodann eine Operation, z. B.
eine Bohrung, auszuführen und schließlich das Organ wieder um eine bestimmte Schrittzahl zu verschieben.
Derartige Schrittschaltvorrichtungen benötigt man zur Steuerung von Werkzeugmaschinen, insbesondere von
NC-Maschinen, oder auch, um Gegenstände an bestimmten Stellen abzulegen. Aus der AT-PS 2 69 586
und der DE-AS 19 10 015 sind bereits Schrittschaltvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, die für
diese zuletzt genannte Betriebsweise vorgesehen sind, bei denen also das angetriebene Organ jeweils um eine
bestimmte Wegstrecke vorgeschoben werden soll, wobei zwei aufeinanderfolgende Wegstrecken gleich
lang oder unterschiedlich lang sein können. Dabei dreht sich das antreibende Organ ständig mit konstanter
Drehzahl, und die jeweilige Wegstrecke, um die das angetriebene Organ jeweils weitergeschoben wird, also
der jeweilige Schritt, entspricht der Zeitdauer, während welcher das angetriebene Organ mit dem antreibenden
Organ gekoppelt ist, d. h. während welcher die Stifte an der angetriebenen Scheibe in die Zahnstange bzw. in das
gezahnte Vorschubelement eingreifen. Die koaxialen Stifte sind hierzu in ihrer Längsrichtung verschieblich
zwischen einer axial vorgeschobenen Eingriffsstellung und einer außer Eingriff zurückgezogenen Stellung.
Gemäß der AT-PS 2 69 586 werden die Stifte durch eine Schaltgabel axial verschoben. Gemäß der DE-AS
19 10 015 dagegen schließen die Stifte einen von einer Spule erregten magnetischen Kreis während der
Einschaltdauer der Spule. In beiden Fällen ist die Anordnung relativ aufwendig, und wegen der erforderlichen
Verschieblichkeit der Stifte ist die Vorrichtung dem Verschleiß unterworfen sowie der Gefahr von
Betriebsstörungen. Insbesondere aber hängt die Genauigkeit der jeweiligen Wegstrecke, also der Schritte,
davon ab, daß der Antriebsmotor mit möglichst konstanter Drehzahl umläuft und daß ferner das
Koppeln und Entkoppeln genau in der vorbestimmten Zeitdauer erfolgt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch einfach aufgebaute Schrittschaltvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das angetriebene Organ, also die
Zahnstange, einfach und zuverlässig um genau die vorbestimmte Wegstrecke bzw. Schrittzahl verschoben
wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß eine Zählvorrichtung zum Zählen
der Schritte vorgesehen ist, die einen Detektor und auf der angetriebenen Scheibe befestigte Flügel aufweist,
wobei die Flügel mit dem Detektor so zusammenwirken, daß bei ihrem Passieren des Detektors beide Stifte der
Scheibe gerade in die zugeordneten Aussparungen der Zahnstange eingreifen. Gemäß der Erfindung greifen
also die Stifte ständig in die Zahnstange ein, sie sind also
axial unverschieblich, womit also ein einfacher Aufbau gegeben ist. Durch die Zählvorrichtung wird die jeweils
zurückgelegte Zahl der Schritte gezählt; sobald die programmgemäß vorgesehene Schrittzahl zurückgelegt
ist, wird der Antriebsmotor stillgesetzt, bis er für das nächste Arbeitsspiel wieder in Gang gesetzt wird. Es ist
so somit auf relativ einfache Weise gewährleistet, daß die
Zahnstange jeweils um die gewünschte Schrittzahl und damit eine genau bestimmte Wegstrecke vorgeschoben
wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung;
F i g. 2 zeigt in einem Diagramm das jeweilige Drehmoment in Abhängigkeit von der Winkelstellung.
Auf der Welie 4 des Motors 13 sitzt eine Scheibe 3, auf
der zwei koaxiale Stifte 1, 2 einander diametral gegenüberliegen. Die Stifte 1, 2 arbeiten mit einer
Zahnstange 7 zusammen. Am Umfang der Scheibe 3 sitzen zwei Flügel 8, 9, die mit einem Detektor 10, d. h.
t>5 einem Impulsgeber od. dgl. zusammenarbeiten, der an
eine elektronische Steuerung 17 zur Zählung der Schritte und Steuerung der Schrittschaltvorrichtung
angeschlossen ist.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist ohne weiteres wie folgt ersichtlich.
Der Motor 13 treibt die Scheibe 3 mittels Welle 4 in Richtung des Pfeiles 11 an, wobei der Stift 1 in die vor
ihm liegende Aussparung 15 eingreift und dabei gegen die in Vorschubrichtung hintere Zahnflanke 14 drückt.
Dabei wird die Zahnstange 7 in Richtung des Pfeiles 12 vorgeschoben; nach einer halben Umdrehung ist die
Aussparung 15 an die Stelle der Aussparung 16 in F i g. 1 gelangt, die Zahnstange also um eine Zahnteilung
weitergesd-.altet; der inzwischen aus der Aussparung 16
austretende andere Stift 2 tritt nun in die nächstfolgende Aussparung ein und so fort.
Bei jeder halben Umdrehung gelangt einer der Flügel 8, 9 an dem Detektor 10 vorbei, wodurch also bei jeder
halben Umdrehung, also bei jedem Schritt der Zahnstange 7, ein Impuls ausgelöst wird. Ist die im
Programm vorgesehene Schrittzahl zurückgelegt, so stoppt die elektronische Steuerung 17 die Schrittschaltvorrichtung
ab. Selbstverständlich kann die Elektronik 17 die Impulse des Detektors 10 speichern und den
Motor 13 nur dann stoppen, wenn eine gewisse Anzahl von Impulsen vorübergegangen sind, womit die
Zahnstange 7 um eine bestimmte Schrittzahl weitergeschritten ist. Durch Umkehr des Drehsinns kehrt sich die
Vorschubrichtung um.
Die Schrittschaltvorrichtung zeichnet sich durch ein sehr weiches Arbeiten aus. Beim Beginn eines Schrittes,
wenn also z. B. der Stift 1 gerade in die Zahnlücke 15 eingreift, ist die Bewegungsrichtung des Stiftes 1
zunächst im wesentlichen parallel zu der Zahnflanke 14, das rückwirkende Drehmoment ist also zunächst sehr
gering. Das Drehmoment bzw. die Vorschubkraft steigt dann im wesentlichen sinusförmig an und erreicht also
nach einer Viertelumdrehung ein Maximum, wenn sich der Stift 1 senkrecht zur Zahnflanke 14 vorwärtsbewegi,
das Drehmoment nimmt dann wieder ab, bis der Stift wieder im wesentlichen parallel zur Zahnflanke aus der
Zahnlücke austritt — und sich das Spiel nunmehr mit dem anderen Stift 2 und der nächsten Zahnlücke
wiederholt und die 2'ahnstange 7 also um eine weitere Zahnteilung vorgeschoben wird.
In Fig.2 ist das auf den Motor rückwirkende
Drehmoment C in Abhängigkeit von der Stellung fcdes
ίο Stiftes 1 aufgezeichnet. Dank dieses ruckireien, sanften
Arbeitens erreicht der Motor sowie die ganze Vorrichtung eine hohe Lebensdauer, z. B. benötigt eine
Vorrichtung bei einem Schritt von jeweils 5 mm einen relativ kleinen Motor mit einer Speisespannung von nur
7 Volt, und das Drehmoment beträgt beim Beginn jedes Schrittes nur 4 cm · kp.
Die Zahnstange 7 braucht nicht unbedingt geradlinig zu sein, es kann auch ein kreisförmiges Vorschubelement
vorgesehen sein, z. B. zur Bewegung eines Karussells.
Es können ohne weiteres zwei der beschriebenen Vorrichtungen rechtwinklig zueinander angeordnet
werden, so daß dann Verschiebungen nach kartesischen Koordinaten möglich sind, beispielsweise zum Befüllen
von Behältern, zum Drucken von Schaltungen oder zum Anbringen von Bohrungen an einem Werkstück od. dgl.
Zwei derartige Vorrichtungen können auch spitzwinklig zueinander angeordnet sein. Es kann auch eine
geradlinige mit einer kreisförmigen Vorrichtung kombiniert werden zum Vorschub nach Polarkoordinaten.
Wie Fig. 1 ohne weiteres zeigt, ist die Zahnteilung
der Zahnstange 7 gleich dem Mittelpunktsabstand der Stifte 1, 2. Die Breite der Zähne entspricht dem Abstand
zwischen den beiden Stiften und die Breite der Zahnlücke entspricht dem Durchmesser der Stifte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Schrittschaltvorrichtung mit einem antreibenden, selbst motorisch antreibbaren Organ und einem angetriebenen Organ, wobei auf einer von einem Motor über eine Welle angetriebenen Scheibe zwei koaxiale Stifte einander diametral gegenüberliegen, rechtwinklig zu den Stiften zum Eingriff mit den Stiften eine Zahnstange bzw. ein gezahntes Vorschubelement angeordnet ist, sich die Kopflinie der Zahnstange bzw. des gezahnten Vorschubelementes im wesentlichen über den Durchmesser der Scheibe erstreckt und die Zahnteilung gleich dem Mittelpunktsabstand der beiden Stifte ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählvorrichtung zum Zählen der Schritte vorgesehen ist, die einen Detektor (10) und auf der angetriebenen Scheibe (3) befestigte Flügel (8, 9) aufweist, wobei die Flügel mit dem Detektor so zusammenwirken, daß bei ihrem Passieren des Detektors beide Stifte (), 2) der Scheibe gerade in die zugeordneten Aussparungen (15,16) der Zahnstange (7) eingreifen.
Priority Applications (1)
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ID=5954890
Family Applications (1)
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Cited By (2)
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1975
- 1975-08-26 DE DE19752537999 patent/DE2537999B2/de active Granted
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