DE2541479C3 - Schrittgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrittgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Schrittgetriebe ist in der US-PS 721132 beschrieben. Dort wird der gleichförmigen Antriebsbewegung eine durch eine Exzenteranordnung erzeugte, im wesentlichen sinusförmige Bewegung überlagert, und man erhält eine Verweilphase des Abtriebsteiles, wenn die Antriebsbewegung und die aus ihr abgeleitete sinusförmige Bewegung gleich groß sind und in entgegengesetzter Richtung erfolgen. Durch eine derartige Bewegungsüberlagerung kann jedoch nur eine verhältnismäßig kurze Verweilphase von etwa V₃₀ bis V₃ des Gesamt-Vorschubzyklus erhalten werden, die für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend ist.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Schrittgetriebe der eingangs beschriebenen Art geschaffenwerden, bei dem die Verweilsphase erheblich vergrößert ist, z. B. */₁₀ des Gesamtvorschubzyklus und mehr.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit einem Schrittgetriebe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe wird die Antriebsverbindung zwischen dem Abtriebsteil des Schrittgetriebes und dem dieses antreibenden letzten Teil des Getriebezuges zu einem solchen Zeitpunkt unterbrochen und zu einem solchen Zeitpunkt dann wieder hergestellt, zu dem dieses letzte Teil des Getriebezuges im wesentlichen stillsteht; dieses letzte Teil des Getriebeszuges führt nämlich selber genauso wie das Abtriebsteil eine intermittierende Bewegung mit einer Verweilphase aus.

jo Das erfindungsgemäße Schrittgetriebe weist somit zwei Betriebszustände auf: einen, in dem die Kraftübertragungskette zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil geschlossen ist, und einen zweiten, in dem die Kraftübertragungskette unmittelbar vor dem Abtriebsteil unterbrochen ist. Das Umschalten zwischen diesen beiden Betriebszuständen, d. h. das Unterbrechen bzw. Wiederherstellen der Kraftübertragungskette erfolgt synchronisiert zur Bewegung des letzten Teiles des zwischen dem Antriebsteil und dem Abteil liegenden Getriebezuges.

Das erfindungsgemäße Schrittgetriebe vereinigt somit die Vorteile eines ruckfreien und stoßfreien Laufes mit einer langen Verweilphase.

Die den nachstehend genauer beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung allen gemeinsamen wesentlichen Züge lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Ein Schrittgetriebe, von dem ausgegangen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ausgehend von einer konstanten Bewegung des Antriebsteiles eine intermittierende Bewegung des Abtriebsteiles erhalten wird, wobei derartige intermittierende Bewegungen des Abtriebsteiles oer Schrittes durch dazwischenliegende kurze Verweilperioden getrennt sind, wobei die intermittierende Bewegung auf der Abtriebsseite durch ständig im Eingriff befindliche Komponenten erzeugt wird und wobei die charakteristische Eigenschaft periodischen Verweilens dadurch erhalten wird, daß zwei oder mehr Geschwindigkeitskomponenten überlagert werden, die sich periodisch aufheben und so ein Anhalten des Abtriebsteiles hervorrufen. Ein Beispiel für eine derartige Familie von Schrittgetrieben, die als

_b5 Ausgangspunkt dienen können, ist in der US-PS

3 789676 beschrieben.

2. Eine Takteinrichtung, die von dem Antriebsteil im wesentlichen proportional angetrieben wird.

3. Eine Einrichtung, durch welche zwei benachbarte Teile des gesamten Getriebezuges zu einem Zeitpunkt miteinander verbunden und voneinander getrennt werden, wenn das Abtriebsteil sich in einer natürlichen Verweilphase befindet, die bei dem nicht modifizierten Schrittgetriebe erhalten wird, und wenn die beiden benachbarten Teile des Getriebezuges keine Relativbewegung gegeneinander erfahren, bei der eine Antriebsbewegung übertragen werden könnte.

4. Eine Einrichtung, durch welche das Trennen und nachfolgende Wiederverbinden der beiden benachbarten Teile des Getriebezuges gesteuert und auf die spezifische Zeitdauer begrenzt wird, in der diese Teile keine für Antriebszwecke verwendbare Relativbewegung gegeneinander erfahren und das Abtriebsteil sich in seiner natürlichen Verweilphase befindet.

5. Zusätzlich kann die Einrichtung, die das Trennen und Wiederverbinden der beiden trennbaren benachbarten Teile des Getriebezuges bewerkstelligt, einer Verriegelungseinrichtung aktivieren, die während der Zeitspanne, in der die trennbaren Teile des Getriebezuges nicht verbunden sind, auf das Abtriebsteil arbeitet.

Die Länge der Verweilphase läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Schrittgetriebe auf sehr einfache Weise der jeweiligen Verwendung anpas&en (programmieren). Es kann hierzu gemäß dem Anspruch 2 ein Steuerzwischengetriebe verwendet werden, das entweder ein für den verwendeten Zweck jeweils ausgesuchtes Übersetzungsverhältnis aufweist oder mit einer für den jeweiligen Verwendungszweck ausgesuchten Nockenscheibe versehen ist, die mit einem an den letzten Getriebeteil angebrachten Nockenfolgeteil zusammenarbeitet, die im Anspruch 3 angegeben ist.

Durch die Erfindung soll ferner ein Schrittgetriebe geschaffen werden, bei dem die Länge der Verweilphase eines Vorschubzyklus in sich nicht wiederholender Weise über eine kleine Anzahl von Intervallen programmiert werden kann.

Durch die Erfindung soll ferner die Verlängerung der obengenannten Verweilphase erhalten werden, ohne daß die den eingangs beschriebenen, nicht abgeänderten Schrittgetrieben eigenen guten Eigenschaften ausgezeichnet ruck- und stoßfreien Laufes nachteilig beeinflußt werden.

Die für diese Maßnahmen erforderlichen Merkmale sind in den Patentansprüchen 4 bis 7 angegeben. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines ersten Schrittgetriebes,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 1, Fig. 5 eine seitliche Ansicht eines zweiten Schrittgetriebes, bei dem die Programmiernocke um eine getrennte raumfeste Achse umläuft,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 von Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 von Fig. 5, Fig. 9 eine seitliche Ansicht eines dritten Schrittgetriebes, bei dem die Bewegung des Abtriebsteiles unter Verwendung von Ketten und Kettenrädern erzeugt wird,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 von FiR. 9,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Nokkenrades,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 von Fig. 10, und

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 von Fig. 12.

Bei den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Schrittgetrieben trägt ein Rahmen 30 einen Träger 32. Der letztere trägt seinerseits eine Welle 34, deren Achse

ίο mit A₁ bezeichnet ist. Über Lager 38 und 40 ist ein Verbindungsteil 36 schwenkbar auf die Welle 34 aufgesetzt; das andere Ende des Verbindungsteiles 36 trägt über Lager 44 und 46 eine Welle 42, die um eine Achse A₂ umlaufen kann.

Ein auf dem Rahmen 30 angeordneter Primärantrie.b 48 weist eine Abtriebswelle 50 auf, die ebenfalls um die Achse A₁ umläuft. Die Abtriebswelle 50 trägt ein Kettenrad 52. Das letztere treibt über eine geeignete Kette 56 ein Kettenrad 54 an, das um eine Achse A₁ umlaufend auf der Welle 42 angebracht ist.

An ihrem gegenüberliegenden Ende trägt die Welle 42 eine Wangenplatte 58, die ihrerseits ein Antriebszahnrad 60 trägt. Das Antriebszahnrad 60 ist bezüglich der Welle 42 exzentrisch angeordnet. Der Mittelpunkt des Antriebszahnrades 60 legt eine Achse A₃ fest, die natürlich zur Achse A₂ versetzt ist. Das Antriebszahnrad 60 kämmt mit einem Abtriebszahnrad 62, das einen innenliegenden Zahnkranz aufweist und von einer Welle 64 mit einer Achse A₄ getragen ist.

Die Welle 64 ist über Lager 66 und 68 drehbar im Rahmen 30 gelagert.

Auf dem Kettenrad 54 ist ein Nockenfolgeteil 70 exzentrisch derart angebracht, daß die Mittellinie des Nockenfolgeteiles 70 mit der Achse A₃, d. h. mit der

j5 Mittellinie des Antriebszahnrades 60 zusammenfällt. Das Nockenfolgeteil 70 kann sich in einer Nut 72 bewegen, die in einer Nockenscheibe 74 ausgebildet ist. Die letztere ist über Lager 76 und 78 auf der Welle 64 gelagert.

Das soweit beschriebene Schrittgetriebe entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 22, 23 und 24 der US-PS 3789676 beschriebenen Getriebe, nur ist zur Aufrechterhaltung eines konstanten Abstandes zwischen den Achsen A₃ und A₄ nun das in der bogenförmigen Nut 72 laufende Nockenfolgeteil 70 anstatt einer Abstandsstange vorgesehen.

Wählt man einen geeigneten Abstand zwischen den Achsen A₂ und A₃, so kommt das Abtriebsteil, d. h. das Abtriebszahnrad 62 und die Welle 64, bei jedem Umlauf des Antriebszahnrades 60 vollständig zur Ruhe (Anhalten bzw. Verweilen), obwohl die Antriebswelle 50 mit vorgegebener konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft. Beim Umlauf der Antriebswelle 50 um die raumfeste Achse A₁ treibt sie über die Kettenräder 52 und 54 sowie die Kette 56 die Welle 42 derart an, daß diese mit vorgegebener Winkelgeschwindigkeit um die Achse A₁ umläuft. Das exzentrisch von der Welle 42 getragene Antriebszahnrad 60 läuft ebenfalls mit derselben Winkelgeschwindigkeit um seine eigene zentrale Achse A₃ um. Durch das Verbindungsteil 36 wird die Achse A₁ in gleichbleibendem Abstand von der raumfesten Achse A₁ gehalten, und durch das in der bogenförmigen Nut 72 laufende Nockenfolgeteil 70 wird ein gleichblei-

_b5 bender Abstand der Achse A₃ von der raumfesten Achse A_t sichergestellt. Beim Umlaufen der Welle 42 und des Antriebszahnrades 60 um ihre jeweilige Achse A₂ bzw. A₃ laufen diese beiden Achsen somit

umeinander um, und das Verbindungsteil 36 muß um die feststehende Achse A₁ oszillieren, während das Nockenfolgeteil 70 in der bogenförmigen Nut 72 hin- und herbewegt wird.

Während der Verweilphase des Vorschubzyklus wird die Winkeldrehung des Antriebszahnrades 60 zum Antrieb des Abtriebszahnrades 62 genau durch die Bewegung der Achse A₃ um die Achse A₂ aufgehoben. In der Tat läßt sich die Bewegung des Zahnrades 60 genau als Abrollen auf dem dann stationären Abtriebszahnrad 62 beschreiben. Wird nun während dieser »natürlichen« Verweilphase des Schrittgetriebes das Antriebszahnrad 60 vom Abtriebszahnrad 62 weg bewegt, so daß es nicht mehr mit diesem kämmt, so kann die Verweilphase um eine oder mehrere äquivalente Vorschubperioden verlängert werden.

Nunmehr wird die Einrichtung beschrieben, die dieses Ausrücken und das nachfolgende Wiedereinrücken bewerkstelligt. Wie die Fig. 1, 2, 3 und 4 zeigen, ist die Nockenscheibe 74 mit einem Kettenzahnkranz 80 versehen, über den es mittels einer Kette 82 von einem auf der Antriebswelle 50 angeordneten Kettenrad 84 angetrieben wird. Die Nockenscheibe 74 läuft daher angetrieben durch den Primärantrieb 48 in fester Beziehung zur Drehung des nicht modifizierten Schrittantriebes um eine raumfeste Achse A₄ um. Die Nockenscheibe 74 weist die bogenförmige, schon beschriebene Nut 72 auf. Die Nockenscheibe weist jedoch ferner eine bogenförmige Nut 86 mit kleinerem Radius als dem der Nut 72 auf, wobei der Radius der Nut 86 so groß ist, daß der infolge des Nockenfolgeteils 70 von der Achse A₃ durchlaufene Weg näher bei der Achse Α_Λ liegt, wodurch das Antriebszahnrad 60 aus dem Abtriebszahnrad 62 ausgerückt wird. Die bogenförmigen Nuten 72 und 86 sind über Übergangsnuten 88 und 90 miteinander verbunden und bilden somit Abschnitte einer durchlaufenden Führungsnut für das Nockenfolgeteil 70.

Da die Nockenscheibe 74 in vorgegebenem festen Drehzahlverhältnis zur Antriebswelle 50 umläuft, kann das Ausrücken des Antriebszahnrades 60 natürlich derart synchronisiert werden, daß das Nockenfolgeteil 70 genau in der Zeitspanne in der Ubergangsnut 90 läuft, in der sich das Abtriebsteil des nicht modifizierten Schrittgetriebes in einer Verweilphase befindet. Durch die Bewegung des Nockenfolgeteiles 70 in der Ubergangsnut 90 wird das Antriebszahnrad 60 von dem Abtriebszahnrad 62 getrennt. Es sei darauf hingewiesen, daß während dieser natürlichen Verweilphase des nicht modifizierten Schrittgetriebes keine Relativbewegung zwischen Antriebszahnrad 60 und Abtriebszahnrad 62, die mit einer Kraftübertragung verbunden wäre, erfolgt; infolgedessen erfolgt das Ausrücken oder Wiedereinrücken ohne Stoß und ohne Unstetigkeit in der Geschwindigkeit.

Während der Zeitspanne, in der das Nockenfolgeteil 70 in der bogenförmigen Nut 86 geführt ist, laufen die Bewegungen des nicht modifizierten Schrittgetriebes weiter ab, nur befindet sich das Antriebszahnrad 60 nicht in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 62, und infolgedessen wird auch das Abtriebszahnrad 62 nicht bewegt. Die Welle 42 läuft weiter um die Achse A₂ um, und das Antriebszahnrad 60 läuft weiterhin um die Achse A₃ um, während die Achsen A₂ und A₃ umeinander umlaufen; das Verbindungsteil 36 oszilliert um die Achse A₁, und die Achse A₃ und das Nockenfolgeteil 70 oszillieren in der bogenförmigen Nut 86 in vermindertem, gleichbleibendem Abstand von der Achse /I₄.

Das Übersetzungsverhältnis vom Kettenrad 52 zum Kettenrad 54 sowie vom Kettenrad 84 zum Kettenrad 80 muß so gewählt werden, daß die Nockenscheibe ^r> jeweils einmal in der Zeit umläuft, in der das Antriebszahnrad 60 und die Welle 42 eine ganzzahlige Anzahl von Umläufen ausführen. Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Schrittgetriebe läuft die Nockenscheibe 74 jeweils für drei volle Umdrehungen

ίο des Antriebszahnrades 60 einmal um; bei jeder Umdrehung des Antriebszahnrades 60 wird das Abtriebszahnrad 62 um 90° weiter gedreht. Die in der Nokkenscheibe 74 vorgesehenen bogenförmigen Nuten 72 und 86 sind so gewählt, daß das Schrittgetriebe über

is ²/j eines Umlaufes der Nockenscheibe 74 (d. h. über zwei Umläufe des Antriebszahnrades 60 hinweg) arbeitet und über V₃ eines Umlaufes der Nockenscheibe 74 (das entspricht einem Umlauf des Antriebszahnrades 60) nicht arbeitet. Wird daher die Antriebswelle 50 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit fortlaufend angetrieben, so wird folgender charakteristischer Verlauf der Bewegung des Abtriebszahnrades 62 erhalten:

1. Das Abtriebszahnrad 62 wird um 90° weitergedreht, wobei es aus der Ruhelage sanft beschleunigt, bis es maximale Geschwindigkeit erreicht und dann sanft abbremst, bis es wieder zur Ruhe kommt (dabei läuft das Antriebszahnrad 60 einmal voll um, und die Nockenscheibe 74 dreht

jo sich um 120°);

2. das Abtriebszahnrad 62 bleibt für eine Zeitspanne stehen, die gleich der zur Ausführung des Schrittes 1 benötigten Zeitspanne ist (dabei läuft das Antriebszahnrad ausgerückt einmal um, und

j3 die Nockenscheibe 74 dreht sich um 120°);

3. das Abtriebszahnrad 62 wird um 90° weitergedreht wie beim ersten Schritt;

4. die Schritte 1, 2 und 3 werden beliebig oft wiederholt.

Das »Programm« dieser Bewegung des Abtriebsteiles ist daher: Weiterdrehen, Stehenbleiben, Weiterdrehen, Stehenbleiben, Weiterdrehen, usw. Wird die Länge der in der Nockenscheibe 74 ausgebildeten bogenförmigen Nut 72 von 240° auf 120° herabgesetzt und damit die Länge der bogenförmigen Nut 86 von 120° auf 240° vergrößert, so würde das Programm folgendermaßen aussehen: Weiterdrehen, Stehenbleiben, Stehenbleiben, Weiterdrehen, Stehenbleiben, Stehenbleiben, usw. Die Anzahl der mit

so dieser Anordnung realisierbaren Programme ist sehr groß. Die einzigen Voraussetzungen sind die, daß die Nockenscheibe einmal umläuft, wenn das Antriebszahnrad 60 eine geradzahlige Anzahl von Umläufen ausführt, und daß das Verlagern des Antriebszahnra des 60 zum Einrücken in das oder Ausrücken aus dem Abtriebszahnrad 62 während der natürlichen Ver weilphase des nicht modifizierten Schrittgetriebes erfolgt.

Das Hinzufügen der Programmiereinrichtung, die

im wesentlichen durch das Nockenfolgeteil 70 und die Nockenscheibe 74 nebst zugeordneter Antriebseinrichtung gebildet ist, benachteiligt die glatten, ruckfreien Bewegungsübergänge zwischen den Bewegungsphasen des nicht modifizierten Schrittgetriebes

es nicht nachteilig. Da das Einrücken und Ausrücken von Antriebszahnrad 60 und Abtriebszahnrad 62 während der Zeitspanne erfolgt, in der das Abtriebszahnrad 62 auf natürliche Weise stillsteht, ist darüber hinaus

die Ruckfreiheit und der runde Lauf der gesamten Anordnung von außergewöhnlicher Güte.

Eine zweite Ausführungsform des Schrittgetriebes ist in den Fig. 5 bis 8 dargestellt. Bei dieser erfolgt die Programmierung des nicht modifizierten Schrittgetriebes unter Verwendung einer Nockenscheibe mit getrennter raumfester Achse, die einmal umläuft, wenn das Antriebszahnrad eine ganzzahlige Anzahl von Umläufen ausführt. Darüber hinaus ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, um das Abtriebs- ι ο zahnrad in seiner Stellung zu fixieren, wenn das Antriebszahnrad ausgerückt ist.

Bei dem in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Schrittgetriebe ist ein Primärantrieb 100 auf einer Grundplatte 102 angeordnet. Dieser Primärantrieb kann ein Elektromotor, eine Motor-Getriebeeinheit, ein ein hohes Drehmoment abgebender hydraulischer Motor, eine Welle, die von einem bestimmten Teil einer größeren Anordnung her angetrieben ist, von der das Schrittgetriebe nur eine Untereinheit darstellt, oder irgendeine andere Antriebseinrichtung sein, die das erforderliche Drehmoment bereitstellt. Eine von dem Primärantrieb 100 angetriebene, um eine Achse A, umlaufende Abtriebswelle 104 trägt über Lager 108 und 110 ein Verbindungsteil 106. Das andere Ende des Verbindungsteiles 106 trägt seinerseits über Lager 114 und 116 eine um eine Achse A₇ drehbare Welle 112. Die Welle 112 wird durch ein von ihr getragenes Kettenrad 118, durch eine Kette 120 und durch ein auf der Abtriebswelle 104 angeordnetes Kettenrad 122 ange- jo trieben.

Auf dem anderen Ende der Welle 112 ist eine Wangenplatte 124 exzentrisch gelagert. Diese trägt ihrerseits ein Antriebszahnrad 126, das um eine Achse A₃ umläuft. Die Achsen A₃ und A₂ sind um eine Strecke gegeneinander versetzt angeordnet, die in etwa gleich dem Teilkreisradius des Antriebszahnrades 126 ist (vgl. Fig. 7). Am Antriebszahnrad 126 ist eine Stummelwelle 128 angebracht, die konzentrisch zur Achse A₃ verläuft. Das Antriebszahnrad 126 kämmt mit einem Abtriebszahnrad 130 und dreht dieses um eine raumfesle Achse A_A. Das Abtriebszahnrad 130 ist von einer Welle 132 getragen. Diese ist in Lagern 134 und 136 gelagert, die ihrerseits in einem an der Grundplatte 102 befestigten Träger 138 angeordnet sind.

Die um die Achse A₃ umlaufende Stummelwelle 128 ist in einer bogenförmigen Nut 140 geführt, die in einem Führungsblock 142 ausgebildet ist. Der letztere ist seinerseits auf einem Arm 144 angebracht. In einer seiner einstellbaren Stellungen, die in den Fig. 5 bis 8 dargestellt ist, steht der Arm 144 so, daß die bogenförmige Nut 140 gleichen Abstand von der Achse A₄ aufweist, wobei der Radius des Bogens so groß ist, daß das Antriebszahnrad 126 zur Kraftübertragung in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 130 ge- halten wird, da die Stummel weile 128 in der bogenförmigen Nut 140 geführt, sich nur in der letzteren bewegen kann.

Das soweit beschriebene Schrittgetriebe entspricht im wesentlichen dem in den Fi g. 14,15 und 16 der US-PS 3789676 beschriebenen Schrittgetriebe, nur erfolgt bei dem hierbetrachteten Schrittgetriebe die Aufrechterhaltung eines festen Abstandes zwischen den Achsen A₃ und A₄ iber die in der bogenförmigen Nut 144 geführte Stummelwelle 128, während dies in der es obengenannten Patentschrift durch eine Abstandsstange erfolgt, die auf den Achsen A₃ und A₄ gelenkig eelaeert ist. Dreht sich die Abtriebswelle 104 um einen so großen Winkel, daß die Welle 112 einmal umläuft, so wird das Abtriebszahnrad 130 somit um einen Vorschubzyklus weiterbewegt, wobei es aus der Ruhelage sanft auf Maximalgeschwindigkeit beschleunigt und dann sanft bis zum Stillstand abbremst. Während dieses einzigen Umlaufes der Welle 112 um die Achse A₁ und des zugeordneten einzigen Umlaufes des Antriebszahnrades 126 um die Achse A₃ oszilliert die Achse A₂ um die raumfeste Achse A_v während die Achse A₃ um die raumfeste Achse /I₄ oszilliert und die Achsen A₂ und A₃ umeinander umlaufen.

Wird ein geeigneter Abstand zwischen den Achsen A₇ und A₃ gewählt, so kommt das Antriebszahnrad 130 für jede Umdrehung des Antriebszahnrades 126 über ein gewisses nutzbares Intervall hinweg zum Stillstand. Wird während dieses Intervalls, das natürliche Verweilphase genannt wird, das Antriebszahnrad 126 vom Abtriebszahnrad 130 abgehoben, so kann die gesamte Verweilzeit des Antriebszahnrades 130 erheblich verlängert werden. Der Rest des in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Schrittgetriebes zeigt eine andere Möglichkeit zum Ein- und Ausrücken des Antriebszahnrades 126.

Der Arm 144 ist um eine Welle 146 schwenkbar angeordnet, die in einem an der Grundplatte 102 angebrachten, von dieser abstehenden Träger 148 gelagert ist. In Fig. 5 steht der Arm 144 so, daß das Antriebszahnrad 126 in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 130 gehalten wird. Wird der Arm 144 nun im Uhrzeigersinne um einen Winkel von 2° um die Welle 146 gedreht, so wird das Antriebszahnrad 126 vom Abtriebszahnrad 130 entkoppelt, und zugleich wird eine Verriegelungseinrichtung 150 in Anlage mit dem Abtriebszahnrad 130 gebracht. Hierdurch wird das Abtriebszahnrad 130 in verriegelter stationärer Lage gehalten, bis der Arm 144 dadurch wieder in die in Fig. 5 dargestellte Stellung gebracht wird, daß er entgegen dem Uhrzeigersinn um etwa 2° geschwenkt wird. Erfolgt dieses Bewegen des Armes 144 von der Stellung, in der das Abtriebszahnrad 130 angetrieben wird, in die Stellung, in der das Abtriebszahnrad nicht angetrieben wird, oder die Bewegung aus der Stellung, in der das Abtriebszahnrad nicht angetrieben wird, in die Stellung, in der das Abtriebszahnrad angetrieben wird, während der natürlichen Verweilphase des nicht modifizierten Schrittgetriebes, so erfolgt das Auskoppeln des Antriebszahnrades 126 aus dem Abtriebszahnrad 130 oder das Wiedereinkuppeln von Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad, ohne daß eine Relativbewegung zwischen diesen Zahnrädern erfolgt, bei der eine Kraft übertragen werden könnte. Ähnlich erfolgt das Anlegen oder Lösen der Verriegelungseinrichtung 150 dann, wenn sich das Abtriebszahnrad 130 in Ruhe befindet.

Die Einstellung eines geeigneten Phasenwinkels für die Bewegung des Armes 144 erfolgt unter Verwendung der nachstehend als Beispiel beschriebenen Einrichtung. Durch ein auf der Abtriebswelle 104 angeordnetes Zahnrad 152 wird ein Zahnrad 154 angetrieben, das auf einer feststehenden Welle 156 umläuft. Die letztere ist in einem von der Grundplatte 102 getragenen und von dieser abstehenden Träger 158 angeordnet. An dem Zahnrad 154 ist eine Steuernockenbahn 160 angebracht. Ein Nockenfolgeteil 162 greift in die Steuernockenbahn 1619 ein; das Nockenfolgeteil 162 ist auf einem Nockenarm 164 vorgesehen, der schwenkbar auf einer WeIe 166 gelagert ist. Die letztere ist ihrerseits von einem von der Grund-

platte 102 getragenen und von dieser abstehenden Träger 168 getragen, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist. Der Nockenarm 164 drückt das Nockenfolgeteil 162 über eine Torsionsfeder 170 an die Steuernockenbahn 160 an. Eine Verbindungsstange 172 ist an ihrem einen Ende schwenkbar mit dem Nockenarm 164 und an ihrem anderen Ende schwenkbar mit dem Arm 144 verbunden. Damit wird die durch die Steuernockenbahn vorgegebene Bewegung auf den Arm 144 übertragen.

Bei dem in den Fig. 5-8 dargestellten Schrittgetriebe läuft die Steuernockenbahn 160 für jeweils zwei Umdrehungen des Antriebszahnrades 126 einmal um. Da die Steuernockenbahn in zwei Sektoren von 180° unterteilt ist, bewirkt die Ein- und Ausrückeinrichtung, daß das Antriebszahnrad 126 für einen Vorschubzyklus in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 130 verbleibt und daß es dann für die Dauer eines weiteren Vorschubzyklus ausgerückt wird; diese Aufeinanderfolge von Zyklen wird beliebig oft wiederholt.

Wähend der Zeitspanne, in der der Arm 144 das Antriebszahnrad 126 in der vom Abtriebszahnrad 130 getrennten Stellung hält, oszilliert die Stummelwelle 128 weiterhin in der bogenförmigen Nut 140, die Achse A₂ oszilliert weiterhin um die Achse A_v und die Achsen A₂ und A₁, laufen weiterhin umeinander um. Es sei darauf hingewiesen, daß das Schrittgetriebe bei gleichen Betriebseigenschaften in beliebiger Drehrichtung betrieben werden kann.

Eine dritte Ausführungsform des Schrittgetriebes ist in den Fig. 9-13 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das nicht modifizierte Schrittgetriebe ein solches, bei dem die intermittierende Bewegung des Antriebsteiles durch eine Anordnung von Ketten und Kettenrädern erzeugt wird. Das synchrone Ausschalten und Einschalten erfolgt demzufolge zwischen zwei benachbarten Kettenrädern anstatt zwischen dem Abtriebszahnrad und dem zugeordneten Antriebszahnrad, wie dies bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall war.

In den Fig. 9 und 10 ist eine Abtriebswelle 200 dargestellt, die um eine Achse Α_Λ umläuft und in Lagern 202 und 204 gelagert ist. Die letzteren sind in einem von einem Rahmen 208 getragenen und von diesem abstehenden Träger 206 gelagert. Die Abtriebswelle 200 wird durch ein Abtriebszahnrad 210 angetrieben, das auf ihr befestigt ist. Die Abiriebswelle 200 dient ferner zum Lagern eines bewegbaren Verbindungsteiles 212, das über Lager 214 und 216 auf die Abtriebswelle 200 aufgesetzt ist. Im anderen Ende des Verbindungsteiles 212 ist über Lager 220 und 222 eine Welle 218 gelagert, die um eine Achse A₃ umläuft. Die Welle 218 ist starr mit einer Nabe 224 verbunden, die exzentrisch auf einem Kettenrad 226 vorgesehen ist. Die durch die Mine des letzteren gehende Achse ist mit A₂ bezeichnet.

Auf der Welle 218 ist ein Kettenrad 228 gelagert Ein in die Nabe 224 eingepaßter bewegbarer Stift 230 kann in ein entsprechendes Loch eingeführt werden, das im Kettenrad 228 ausgebildet ist Im eingeführten Zustand, der in Fig. 10 dargestellt ist, stellt der Stift 230 sicher, daß das Kettenrad 228 zusammen mit der Welle 218 und der Nabe 224 gedreht wird. Die Übertragung der Drehung des Kettenrades 228 auf das Kettenrad 210 erfolgt über eine mit diesen Kettenrädern zusammenarbeitende Antriebskettc 232.

Das Kettenrad 226 ist starr mit einer ebenfalls um die Achse A₂ umlaufenden Welle 234 verbunden.

Über ein Lager 238 ist die Welle 234 mit einem Verbindungsteil 236 verbunden. An seinem anderen Ende ist das Verbindungsteil 236 gelenkig mit einer Antriebswelle 240 des Schrittgetriebes verbunden, die

ί um eine raumfeste Achse A, umläuft. Ein auf der Antriebswelle 240 angebrachtes Kettenrad 242 überträgt deren Drehbewegung über eine Kette 244 auf das Kettenrad 226. Die Antriebswelle 240 wird ihrerseits von einem Primärantrieb 246 angetrieben, der auf der

in Grundplatte 208 angeordnet ist.

Das soweit beschriebene Schrittgetriebe entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 25, 26 und 27 der US-PS 3 789676 dargestellten Schrittgetriebe. Beim normalen Betrieb treibt die Antriebswelle 240 das Kettenrad 226 über die Kette 244 an. Hierdurch wird dann das Kettenrad 210 über die Kette 232 vom Kettenrad 228 angetrieben. Die Achse A₂ oszilliert um die Achse A₁, da nur diese Bewegung mit dem Verbindungsteil 236 verträglich ist, und die Achse A₃ oszilliert um die Achse /I₄, da sie infolge des Verbindungsteiles 212 nur diese Bewegung ausführen kann; schließlich laufen die Achsen A₂ und A₃ umeinander um. Wird ein im Hinblick auf die anderen geometrischen Parameter geeigneter Absatz zwischen den

Achsen A₂ und A₃ gewählt, so kommt das Abtriebskettenrad 210 periodisch zum Stillstand, und zwar für jede Umdrehung der Kettenräder 226 und 228 genau einmal, obwohl die Antriebswelle stetig gedreht wird.

Wird während eines solchen periodischen Stillstandes des Abtriebskettenrades 210 der Stift 230 aus der Stellung herausbewegt, in der er eine Antriebsverbindung zwischen dem Kettenrad 228 und der Nabe 224 darstellt, so läuft das Kettenrad 228 frei auf der Welle 218, und dem Abtriebskettenrad 210 werden keine weiteren Drehungen erteilt. Während jeder Drehung des Kettenrades 226 wird jedoch ein Zeitintervall erreicht, in dem keine Relativbewegung zwischen dem Kettenrad 228 und der Nabe 224 erfolgt; zu einem solchen Zeitpunkt kann der Stift 230 dann wieder in das Kettenrad 228 eingeführt werden und so eine Antriebsverbindung zwischen diesem und der Nabe 224 herstellen.

Anders gesagt: Besteht keine Antriebsverbindung zwischen dem Kettenrad 228 und der Nabe 224 und steht das Abtriebskettenrad 210 still, dann tritt während jedes Umlaufes der Nabe 224 ein Zeitintervall auf, innerhalb dessen keine gegenseitige Drehung zwischen Kettenrad 228 und Nabe 224 erfolgt. Dieses Zeitintervall entspricht dem, in dessen Verlauf das Abtriebskettenrad 210 dann stillstehen würde, wenn eine Antriebsverbindung zwischen dem Kettenrad 228 und der Nabe 224 vorlage.

Wird daher der Stift 230 während dieser natürlichen Verweilphasen aus seiner Antriebsstellung in seine Nichtantriebsstellung oder aus seiner Nichtan- triebsstellung in die Antriebsstellung gebracht, so erfolgt das Einkuppeln oder Auskuppeln zwischen zwei Teilen, die während dieser Zeit keine Relativbewegung erfahren; infolgedessen führt die Verlagerung des Stiftes 230 zu keinem Stoß und zu keinem Verlust des glatten Überganges zwischen den Bewegungsphasen des Schrittgetriebes.

Nachstehend wird eine mögliche Ausführungsform einer Einrichtung zum synchronen Verlagern des Stif-

tes 230beschrieben. Über Lager 250 ist ein Kettenrad 248 auf der Welle 234 gelagert Das Kettenrad 248 wird vermittels einer Kette 254 von einem auf der Antriebswelle 240 befestigten Kettenrad 252 ange-

trieben. Ist das Übersetzungsverhältnis zwischen den Kettenrädern 252 und 248 von dem Übersetzungsverhältnis zwischen den Kettenrädern 242 und 226 verschieden, welche um die gleichen Achsen verlaufen, so erfolgt eine Relativdrehung zwischen den Kettenrädern 248 und 226.

An einer Seite des Kettenrades 248 ist eine axiale Nockenfläche 256,258,260, 262 befestigt oder angeformt, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist. Die Nockenfläche 256-262 dient zur Einstellung der axialen Lage des Stiftes 230, der unter Federvorspannung an der Nockenfläche anliegt, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Der Stift 230 ist verschiebbar in die Nabe 224 und das Kettenrad 226 eingepaßt. In der Nabe 224 ist eine Ausnehmung 264 vorgesehen. Eine Blattfeder 266 ist über ein Abstandsstück 268 mit einer Seite des Kettenrades 266 verbunden. Die Blattfeder 266 erstreckt sich durch die Ausnehmung 264 und greift in einen Schlitz 270 ein, der im Stift 230 vorgesehen ist. Damit übt sie auf den Stift 230 eine elastische Kraft aus, durch welche dieser in Anlage an die Nockenfläche 256-262 gehalten wird. Die Ausnehmung 264 ist so groß bemessen, daß der Stift 230 und die Blattfeder 266 der Nockenfläche 256 bis 262 ohne Behinderung folgen können.

Dreht sich das Kettenrad 248 um die Achse A₂ bezüglich des Kettenrades 226, so ergreift der ansteigende Abschnitt 256 der Nockenfläche den Stift 230 und drückt ihn in axialer Richtung in das Kettenrad 228 hinein, wobei die Blattfeder 266 gebogen wird. Bei weiterer Relativbewegung des Kettenrades 248 bezüglich des Kettenrades 226 kommt der Stift 230 dann in Anlage an den geneigten Abschnitt 260 der Nockenfläche, so daß die Blattfeder 266 den Stift 230 aus dem Kettenrad 228 herausziehen kann.

Sind daher die geneigten Abschnitte 256 und 260 der Nockenfläche geeignet angeordnet, so kann die

Ί axiale Bewegung des Stiftes 230 so synchronisiert werden, daß sie während deir natürlichen Verweilphasen des nicht modifizierten Schrittgetriebes erfolgt. Eine große Vielfalt von Verweilmustern des Schrittgetriebes kann dadurch erhalten werden, daß die Nok-

Hi kenfläche 256 bis 262 spezifisch ausgewählt wird und das Übersetzungsverhältnis zwischen den Kettenrädern 248 und 252 abgeändert wird.

Die unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 beschriebene Ausführungsform kann bei jedem anderen kettengetriebenen Schrittgetriebe oder auch bei Zahnradübersetzungen aufweisenden Schrittgetrieben Verwendung finden.

Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Steuerung des Einschaltens und Aus-Schaltens auf mechanische Weise über eine Programmiernocke. Die Betätigung einer spezifischen Ein-Ausrückeinrichtung kann auch unter Verwendung eines hydraulischen Stellmotors oder eines Elektromagneten bekannter Bauart erfolgen. Die Steuerung einer derartigen Ein-Ausrückeinrichtung mit hydraulischem oder elektromagnetischem Antrieb erfolgt dann durch ein Synchronisiersignal, das von einem Endschalter und/oder von Stellungsgeberventilen bereitgestellt wird. Die Betätigung des Endschalters oder dieser Ventile kann dann über Betätigungsnokken erfolgen, die um die Achsen A₁, A₂ oder A₃ umlaufend vorgesehen sind, wobei bekannte Techniken Anwendung finden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schrittgetriebe mit einem gleichförmig umlaufenden Antriebsteil und einem intermittierend bewegten Abtriebsteil und mit einer Mehrzahl die Kraftübertragung zwischen diesen Teilen und die Bewegungsumformung bewerkstelligenden Getriebeteilen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aus- und Einrückeinrichtung (52,54,70-90; 144-170; 248-270) vorgesehen ist, die das mit dem Abtriebsteil (62; 130; 210) zusammenarbeitende letzte der Getriebeteile (60; 126; 170) zwischen einer Arbeitsstellung und einer Ruhestellung unter Steuerung durch das Antriebsteil (34; 104; 240) schaltet, wobei das Schalten zu einem Zeitpunkt bewerkstelligt wird, an dem d?is letzte Getriebeteil im wesentlichea stillsteht.

2. Schrittgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- und Einrückeinrichtung ein zusätzliches, vom Antriebsteil (34; 104; 240) angetriebenes Steuer-Zwischengetriebe (80-84; 152, 154; 248-242) aufweist.

3. Schrittgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer-Zwischengetriebe eine gleichförmig angetriebene Nockenscheibe (74; 160; 256-260) aufweist, mit der ein an dem letzten Getriebeteil angebrachtes Nockenfolgeteil (70; 162; 230) zusammenarbeitet. ,

4. Schrittgetriebe nach Anspruch 3, bei dem das Abtriebsteil und das dieses intermittierend bewegende letzte Getriebeteil über eine Verzahnung zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenfolgeteil (70; 162) ein mit der Drehachse des letzten Getriebeteils (60) fluchtender Stift (70) ist, der in einer Nut (72) der Nockenscheibe (74) in zur Drehachse des letzten Getriebeteils senkrechter Richtung bewegbar geführt ist.

5. Schrittgetriebe nach Anspruch 3, bei dem das Abtriebsteil und das dieses intermittierend bewegende letzte Getriebeteil über eine Verzahnung zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenfolgeteil (162) über ein Hebelgestänge (172) mit einem schwenkbaren Arm (144) verbunden ist, in dem das letzte Getriebeteil (126) gelagert ist.

6. Schrittgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Arm (144) einen Verriegelungsschuh (150) trägt, der beim Ausrücken des letzten Getriebeteils (126) aus dem Abtriebsteil (130) in den Zahnkranz des Abtriebsteils eingreift.

7. Schrittgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Getriebeteil durch zwei gegeneinander drehbare Übertragungselemente (226, 228) gebildet und das Nockenfolgeteil (230) als Betätigungsteil für eine Kupplung (Stift 230) zwischen diesen Übertragungsteilen ausgebildet ist.