DE2935091A1

DE2935091A1 - Zeitgeber fuer einen arbeitsablauf

Info

Publication number: DE2935091A1
Application number: DE19792935091
Authority: DE
Inventors: George Obermann
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1978-09-05
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1980-03-13
Also published as: FR2435749B1; GB2030369A; IT7925482A0; AU4810879A; CA1099937A; AU525253B2; GB2030369B; FR2435749A1; US4179945A; IT1122972B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Zeitgeber für einen Arbeitsablauf, der häufig auch als Zeitfolgegeber bezeichnet wird.

Zeitgeber für Arbeitsabläufe, wie sie z.B. bei Waschmaschinen verwendet werden, weisen im allgemeinen eine Folgesteuerkurve (Trommel oder Scheibe) auf, die sich einmal um 360° dreht und verschiedene Nocken zur folgemässigen Betätigung von Programmschaltern trägt. Während einiger Schritte des Kurvensteuerelementes werden verschiedene Schalter tatsächlich relativ zueinander sequentiell betätigt, wobei man hierzu im allgemeinen einen Winkelschritt von 6 bis 7 1/2° vorsieht, was eine Gesamtzahl von 60 oder 50 Schritten pro Umdrehung bedeutet. Mit zunehmendem Programmumfang sind daher mehr Schritte erforderlich. Dieser Gesichtspunkt steht entgegengesetzt zu der Anforderung, ausreichend grosse Schritte vorzusehen, um während eines Schrittes eine sequentielle Ordnung vorzusehen. Einige Schritte führen zu nichts anderem als zu einer Zeitverzögerung und können theoretisch wesentlich kleiner sein, doch bestand bislang keine Möglichkeit, hinsichtlich der Schrittgrösse nennenswerte Änderungen zu integrieren. Eine gewisse Änderungsmöglichkeit unter Einhaltung der Genauigkeit ist in der US-Patentschrift 3 395 585 gezeigt, bei der die Schritte zwischen 6° und 8° verändert werden können. Eine Anordnung zur Streckung eines Zeitintervalls mit Hilfe einer aus dem Eingriffsbereich eines Schaltrades durch eine Klinke herausbewegten Abdeckung ist in der US-Patentschrift 3 306 118 gezeigt, doch war die Genauigkeit dieser Schritte nicht so gut wie bei der vorerwähnten Patentschrift.

0 3 0 ü 1 1 / 0 8 2 8

Es besteht daher ein Bedarf nach_einem Zeitgeber für einen Arbeitsablauf mit einem Impulsschrittantriebsmechanismus, der Winkelschritte von verschiedener Grosse entsprechend den Sequenzverhältnissei vorsieht und die Schrittgrösse, die das Kurvensteuerelement vornimmt, abtastet.

Erfindungsgemäss wird dies durch einen Zeitgeber erzielt, wie er im Patentanspruch 1 aufgeführt ist.

Bei einer speziellen Weiterbildung der Erfindung werden Schritte von 2 1/2° bis 7 1/2° ohne weiteres erzielt» Die Antriebsklinke wird periodisch beaufschlagt, um in Eingriff mit einem in einem Winkelabstand von 7 1/2° vom vorhergehenden Zahn befindlichen Schaltradzahn zu treten-Soll ein kürzerer Schritt vorgenommen werden, so wird eine Abdeckung oder Maske in eine Stellung bewegt, die einen Eingriff der Klinke mit allen Zähnen mit Ausnahme des nächsten Zahnes verhindert, der nur in einem Winkelabstand von 2 1/2° vom vorausgehenden Zahn,liegen kann. Die Bewegung der Abdeckung wird durch eine Steuerkurve an der Innenseite des Schaltrades gesteuert, die drei Durchmesser zur Positionierung der Abdeckung aufweist. In einer Stellung begrenzt die Abdeckung den Klinkeneingriff auf einen Zahn im Abstand von 2 1/2 , während bei einer mittleren Stellung eine Eingriffnähme mit einem Zahn möglich ist, der in einem Winkelabstand von 4° bis 5° vom vorhergehenden Zahn steht. Die dritte Stellung beläuft sich auf einen Zahnabstand von 5 1/2 bis 7 1/2°. Die Erfindung ist mit dem Antriebsmechanismus nach der-US-Patentschrift 3 395 585 kompatibel und besitzt daher die Schrittgenauigkeit dieser Konstruktion, die sich als überragend erwiesen hat. Diese Konstruktion mit der Steuerung der Schaltradstellung am Ende des Schrittes erhöht die Eigenschaft des erfindungsgemässeri Zeitgebers, kleine Schritte genau zu steuern.

0 30 0 1 1/0 .; 2 8

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es_zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Gesamtansicht der Anordnung der Bauteile von einem Schrittschaltmechanismus für einen erfindungsgemässen Zeitgeber mit einer schrittbegrenzenden Abdeckung in einer Stellung, die den Schritt auf 2 1/2° limitiert;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit zurückgezogen wiedergegebener Abdeckung, so dass ein voller Schritt erfolgen kann;

Fig. 3 eine Detailansicht mit Darstellung einer weiteren Stellung der Abdeckung für die Begrenzung des Schrittes auf einen mittleren Winkelbereich,und

Fig. 4 eine Darstellung der Teile nach Fig. 1 mit zurückgezogener Impulsklinke, so dass diese zur Abgabe des Schrittimpulses bereitsteht.

Ein Schaltrad 10 ist an einem Ende von einem Zeitgebernockenkranz 12 gehalten, der mit einer Vielzahl von Nocken versehen ist. Jeder Nocken kann ein oder mehrere Schalter' in einer durch die Drehstellung des Nockenkranzes bestimmten Reihenfolge betätigen. Der Nockenkranz ist drehbar um seine Achse mittels einer Nabe 14 gehalten, die in eine damit zusammenwirkende*Öffnung in einer Zeitgeberendplatte 16 eingreift. Ein Hebel 18 ist an der Nabe zur Bewegung um die gleiche Achse gelagert und erstreckt sich zu einer Seite zur Beaufschlagung durch eine Kurvenscheibe 20, die sich mit einer von einem Motor 24 angetriebenen Welle 22 dreht. Um die Nabe 14 ist eine Feder 26 gewickelt, die mit einem Ende an einem feststehenden Anschlag 28 verankert ist, während ihr anderes Ende an einem abstehenden Ansatz 30 am

03C C-I 1/0828

— 9 ~*

-Q-

233 5081

Hebel anliegt, um den Hebel gegen die Umrisskonfiguration oder Fläche der Antriebskurvenscheibe 20 zu drücken. Der Antriebshebel 18 trägt einen Zapfen 32, an dem eine Antriebsklinke 34 gehalten ist. Wenn sich die Antriebskurvenscheibe in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wird der Hebel in Uhrzeigerrichtung um seinen Drehpunkt in eine maximale Stellung bewegt, und sobald das Folgeelement 50 an der leicht geneigten oder nicht radialen Fläche 36 nach unten fällt, entsteht ein Kraftimpuls auf den Zeitgebernockenkranz 12 durch die Eingriff nähme der Antriebsklinke mit dem Schaltrad„

Ein feststehender Zapfen 38 an der Endplatte 16 trägt einen Abstandshalter 40 sowie schwenkbar eine Sperrklinke 42. Die Sperrklinke 42 besitzt einen abstehenden Ansatz 44, der ein Verankerungspunkt für eine Spannfeder 46 ist, deren anderes Ende an dem abstehenden Ansatz 48 verankert ist, den die Antriebsklinke 34 trägt. Diese Feder spannt beide Klinken in Eingriff mit den Schaltradzähnen.

Bei der Drehung der Nockenscheibe 20 in Gegenuhrzeigerrxchtung erfährt das Folgeorgan 50 eine Abwärtsbewegung, so dass die Antriebsklinke nach hinten für den Eingriff in den nächsten Zahn gezogen wird. Während dieser Rückzugbewegung der Antriebsklinke verhindert die Sperrklinke eine Bewegung des Schaltrades und Nockenkranzes, da letzterer mit dem Schaltrad 10 in Verbindung steht. Wenn das Folgeörgan über die Hochstelle 22 der Antriebskurvenscheibe 20 hinaus kommt, läuft es rasch an der geneigten Fläche 36 nach unten, bis die Antriebsklinke, die nun eingefasst hat und einen Schaltradzahn dreht, in Berührung mit dem Ende des Abstandshalters 40 kommt, der jetzt die exakte Endstellung des Schrittes bestimmt. Diese Endstellung liegt etwas jenseits der Stellung, die durch die Arbeitsfläche der Sperrklinke 42 bestimmt werden

- 10 -

0Π /0328

würde, wodurch gewährleistet wird, dass die Sperrklinke in die richtige Stellung einfällt. Da sowohl der Abstandshalter als auch die Sperrklinke durch den gleichen Drehpunkt lokalisiert sind, bestimmt der Längenunterschied zwischen Abstandshalter und Sperrklinke diesen Sperrklinkenspalt und wird der Spalt innerhalb enger Toleranzen gehalten, was einen genaueren Antrieb ergibt. Da beide Klinken auf den gleichen Zahn wirken, sind Massnahraen,die Zahnfolgefehlern Rechnung tragen, nicht erforderlich und kann der Sperrklinkenspalt verkleinert werden, was zu einem verbesserten Verhalten hinsichtlich der genauen Folgesteuerung von durch den Nockenkranz betätigten Schaltern führt.

Bis zu dieser Stelle entspricht der vorbeschriebene Aufbau im wesentlichen demjenigen nach der ÜS-Patentschrift 3 395 585.

Der Abstandshalter 40 ist am Zapfen 38 angelenkt (während bei der US-Patentschrift 3 395 585 eine derartige Anlenkung des Abstandshalters nicht erforderlich ist), und die begrenzende Anschlagfläche 54 am Abstandshalter hat ihren Krümmungsmittelpunkt auf dem Drehzapfen 38, so dass in jeder Stellung des Abstandshalters eine wirksame Sperre vorliegt. Der Abstandshalter trägt ferner einen quer abstehenden daran befestigten Abschnitt 56, der so ausgebildet ist, dass er über das Ende des Schaltrades hinausragt und sich in den inseitigen Bereich von Nockenkranz und Schaltrad hineinerstreckt. Der innere Teil des Abschnitts 56 hat eine Abdeckung oder Maske 58 und ein Nockenfolgeorgan 60, das auf der Oberfläche von einer an der Innenseite des Schaltrades 10 angeformten Steuerkurvenscheibe 62 abläuft. Eine zwischen dem Ansatz 66 am Abstandselement 40 und dem feststehenden Ansatz 68 gespannte Feder 64 beaufschlagt den Abstandshalters in Gegenuhrzeigerrichtung, um das Folgeorgan an der Steuerkurvenscheibe zu halten. Die

03i.ii11/0J28

- 11 -

Kurvenscheibe 6 2 hat eine Umrisskonfiguration mit drei aktiven Flächen und drei unterschiedlichen Radien R₁, R₂ und R₃. Befindet sich das Folgeorgan 60 auf dem Radius R₁, so steht die Abdeckung 58 in ihrer maximalen abdeckenden Position und kann die Antriebsklinke nur einen Zahn im Winkelabstand von 2 1/2° vom zuletzt erfassten Zahn erreichen und damit in Eingriff treten. Dieser 2 1/2°- Abschnitt ist der minimal vorgesehene. Wie dargestellt, wurden drei Zahnabstände vorgesehen, wobei der erste bei 2 1/2° liegt, der zweite für Winkelabstände von 4°, 4 1/2°, 5° zutrifft und der dritte Schritte von 5 1/2° bis 7 1/2° umfasst. Der 2 1/2°-Schritt wird verwendet, wenn bei diesem Schritt nichts Besonderes passiert, d.h. der alleinige Sinn dieses Schrittes ist Verbrauch von Zeit. Die Abdeckung erlaubt ein Einfallen der Spitze der Antriebsklaue nur in die Ausnehmung M₁, wobei sie nur in den nächsten Zahn bei 2 1/2 eingreifen kann, wenn sich das Folgeorgan 60 auf dem Radius R₁ befindet. Befindet es sich dagegen auf dem Radius R₃, kann die Antriebsklinke jetzt in einen Zahn bei 4,4 1/2 oder 5 Abstand vom letzt erfassten Zahn eingreifen, da ein derartig liegender Zahn aufgrund des Ausschnittes M₂ zugänglich ist. In Wirklichkeit wird die Klinke um etwas mehr als 7 1/2° in Vorbereitung für einen Schritt zurückgezogen, doch verhindert die Abdeckungsfläche M₃ eine Eingriffnähme der Klinke mit einem Zahn, der irgendwo zwischen 5 1/2 bis 7 1/2 Abstand vom letzt erfassten Zahn liegt, wenn sich das Folgeorgan auf R₂ befindet. Steht das Folgeorgan auf R₃, ist die Abdeckung vollständig zurückgezogen und kann die Klinke einen Zahn in einem Winkelabstand von bis zu 7 1/2 vom letzt erfassten Zahn erfassen.

Wenn die Klinke einen bei 5 1/2° bis 7 1/2 liegenden Zahn beaufschlagt, liegt ein reichlicher Bewegungsweg für eine

- 12 -

.030011/0 82 8

richtige Folgesteuerung der Schalter während des Schrittes vor. Ein einfacher Schaltvorgang kann nur Schritte von 4 bis 5 erfordern und, wie erwähnt, kann,wenn lediglich Gebührenzeit anfällt, diese auf einen 2 1/2° Schritt beschränkt sein. Obgleich daher der Schrittschaltmechanismus für einen Schritt von 7 1/2 einen gleichförmigen Betätigungshub liefert, kann mit der Abdeckung, wenn erwünscht, der •Schritt auf kleinere Schritte begrenzt werden. Bislang war dagegen die Schrittgrösse grundsätzlich gleichförmig und auf die Anforderungen an eine richtige Sequenzsteuerung der Schalter bemessen. Bei der erfindungsgemässen Konstruktion können einfachere Schaltvorgänge bei kleineren Winkelabständen erfolgen und schaltungsfreie Zeiten bei noch kleineren Winkelabständen verstreichen. Die aufaddierte Gesamtzahl der so eingesparten Winkelabstände lässt sich nunmehr dazu verwenden, weitere Funktionen oder Zyklen vorzusehen. Dies erhöht daher die Zuverlässigkeit und Verwendbarkeit des Zeitgebers.

Wie dargestellt, befinden sich die Zeitgebernocken an der Aussenseite des trommelförmigen Nockenkranzes, doch ist die Erfindung in gleicher Weise bei einem scheibenförmigen Zexttaktsteuerelement mit Nocken an der Stirnfläche verwendbar. In der Zeichnung sind verschiedene Zahnabstände sowie die Lage der Umrisskontur der Steuerkurvenscheibe zu den Zähnen wiedergegeben. In manchen Fällen braucht die Abdeckung nicht betätigt werden, obgleich ein kleiner Schritt vorgenommen werden soll. Wenn z.B. ein bestimmter Schritt erfolgt ist, könnte man den nächsten Schritt bei 2 1/2 (oder 4°, 4 1/2° oder 5°) gefolgt von einem Schritt von 7 1/2° legen, wobei ein Abdecken deshalb nicht erforderlich ist, weil nur ein Zahn (der eine bei 2 1/2°, 4°, 4 1/2° oder 5°) im Hubbereich (7 1/2 ) der Antriebsklinke liegen kann. Oder mit anderen Worten ausgedrückt: der nächste Zahnabstand 2 1/2° - plus dem nächsten Abstand bei 7 1/2° ergibt 10°,

- 13 -

030011/0828

was den zweiten zu betätigenden Zahn ausser der Reichweite der Äntrxebsklinke bringt .. ... eine Abdeckung ist daher nicht erforderlich.

3 Q-O T1 / 0 8 2

eerse

i t-e

Claims

PAl EN ΓΛNWA L"! E A. GRÜNECKER

DIPL-ING.

-. 293509Ί - ■—

W. STOCKMAlR

" DR.-ING - AaE(CALTECHi

K. SCHUMANN

DHRERΜΛΤ OPLfMVS

P. H. JAKOB

DIPUING

G. BEZOLD

DRRHRNAT

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

30. Aug. 1979 ΡΗ14 151

THE SINGER COMPANY

Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020, USA

Zeitgeber für einen Arbeitsablauf

PATENTANSPRÜCHE

M. ' Zeitgeber für einen Arbeitsablauf ,bei dem eine Umschalt- ^inrichtung Schritt für Schritt durch eine Schrittschalteinrichtung gedreht wird, bestehend aus einam drehbar um seine Achse gehaltenen Schaltrad mit Rastzähnen, einem auf einem Drehzapfen gehaltenen Hebel mit einem Nockenfolgeelement, einer drehbaren Impulsnockenscheibe mit einer langsam ansteigenden, rasch abfallenden Fläche, einer Federeinrichtung, die das Folgeelement gegen die Nockenscheibenfläche

3V; D 11 /0828 ~

TELEFON (OSS) 03 3860 TELEX OB-OO SSO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

-2- 293H09

vorspann^und einer am Hebel angelenkten Antriebsklinke, die in Eingriff mit dem Schaltrad gespannt und um eine feste Winkelstrecke X jedesmal dann bewegbar ist, wenn das Folgeelement längs der rasch abfallenden Fläche nach unten fällt, dadurch gekennzeichnet , dass die Rastzähne verschiedene Winkelabstände bis zu X haben und Einrichtungen vorgesehen sind, um den Winkel betrag für den nachfolgend vorzunehmenden Schritt abzutasten und die Eingriffnahme zwischen Antriebsklinke (34) und Schaltrad (10) entsprechend zu begrenzen.
2. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung eine Abdeckung (58), die eine Eingriffnahme zwischen Antriebsklinke (34) und einem Zahn innerhalb der feststehenden Winkelstrecke, jedoch bei mehr als dem Abstand zwischen dem nächsten zu erfassenden Zahn und dem letzten erfassten Zahn verhindert, und ein Steuerkurvenelement (62) umfasst, das in Bezug auf das Schaltrad (10) feststeht sowie mit diesem drehbar ist und die Bewegung der Abdeckung in eine Wirkstellung steuert.
3. Zeitgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Abdeckung (58) eine Vielzahl von Stellungen hat, die jeweils den weiterführenden Schritt auf einenunterschiedlichen Betrag begrenzen, wobei jeder Schrittbetrag kleiner als X° ist.
4. Zeitgeber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Abdeckung (58) nur dann in eine Wirkstellung bewegbar ist, wenn die Winkelgrade für den nächsten Schritt plus die beim nachfolgenden Schritt vorzunehmenden Grade weniger als X ausmachen.

03 0 011/0828

ORIGINAL INSPECTED
5. Zeitgeber nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ge- kennzeichnet , dass ein Nockenfolgeorgan (60) für das Steuerkurvenelement (62) und die Abdeckung (58) beide von einem schwenkbaren Arm (40) gehalten sind, der einen Abstandshalteabschnitt (59) aufweist, der mit der Antriebsklinke (34) am Ende von jedem Weiterbewegungsvorgang in Eingriff bringbar ist, um für die Weiterbewegung eine Zwangsbegrenzung vorzusehen.
6. Zeitgeber nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine an dem gleichen Drehzapfen wie der Arm

(40) angeordnete Sperrklinke (42), die mit dem Schaltrad (10) in Eingriff bringbar ist, um eine Drehung des Schaltrades in umgekehrter Richtung zu verhindern.
7. Zeitgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Schaltrad (10) an der Aussenseite von einem drehbaren Element und das Steuerkurvenelement (62) an der Innenseite dieses Elementes angeordnet ist.
8. Zeitgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass das Steuerkurven element (62) drei aktive Steuerflächen aufweist, von denen eine dazu dient, die Abdeckung (58) so anzuordnen, dass die Eingriffnähme der Antriebsklinke (34) mit dem Schaltrad (10) auf die Zähne begrenzt ist, die innerhalb eines geringen Winkelabstandbereiches von dem letzt erfassten Zahn liegen, eine weitere dazu dient, die Eingriffnähme der Antriebsklinke mit dem Schaltrad auf die Zähne zu begrenzen, die innerhalb eines mittleren Abstandbereiches von dem letzt erfassten Zahn liegen, und die dritte dazu dient, die Eingriffnähme der Antriebsklinke mit dem Sperrad auf die Zähne zu begrenzen, die von dem letzt erfassten Zahn in einem maximalen Bereich bis zu

030 0-11/0828

und einschliesslich X° entfernt sind.
9. Zeitgeber für einen Arbeitsablauf, bei dem eine Umschalteinrichtung Schritt für Schritt durch eine Schrittschalteinrichtung drehbar ist, bestehend aus einem drehbar um seine Achse gehaltenen Schaltrad mit Rastzähnen, einem an einem Drehzapfen gehaltenen Hebel mit einem Nockenfolgeorgan, einer drehbaren Impulsnockenscheibe mit einer langsam ansteigenden, rasch abfallenden Fläche, einer das Folgeorgan gegen die Nockenfläche vorspannenden Federeinrichtung und einer vom Hebel schwenkbar gehaltenen Antriebsklinke, die in Eingriff mit dem Schaltrad gespannt ist, wobei dessen Zähne in verschiedenen Winkelabständen voneinander bis zu X liegen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Eingriffnähme zwischen der Antriebsklinke (34) mit irgendeinem Zahn ausser dem nächsten Zahn verhindert, obgleich mehr als ein Zahn innerhalb des Bereiches X vom letzt erfassten Zahn vorhanden sein können.
10. Zeitgeber für einen Arbeitsablauf, bei dem eine Umschalteinrichtung Schritt für Schritt durch eine ScTirittschalteinrichtung drehbar ist, bestehend aus einem drehbar um seine Achse gehaltenen Schaltrad mit . Rastzännen, einem auf einem Drehzapfen gehaltenen Hebel mit einem Nockenfolgeorgan, einer drehbaren Impulsnockenscheibe mit einer langsam ansteigenden^ rasch abfallenden Fläche, einer das Folgeorgan gegen die Nockenfläche vorspannenden Federeinrichtung und einer am Hebel angelenkten Antriebsklinke, die in Eingriff mit dem Schaltrad gespannt ist, wobei die Geometrie von Hebel und ansteigender Nockenfläche dergestalt ist, dass die Antriebsklinke bei Drehung der Nockenscheibe um eine bestimmte Strecke zurückgezogen wird, so dass sie in Eingriff mit einem Rastzahn treten kann, der sich in einem Winkelabstand relativ zum vorausgehend erfassten Zahn von X befindet, da-

Ü2.:1 1/082 8

durch gekennzeichnet , dass die Zähne am Schaltrad (10) um unterschiedliche Strecken bis zu X voneinander in Abstand liegen, dass ein Steuerkurvenelement

(62) in Bezug auf das Schaltrad fixiert und mit diesem drehbar ist sowie mit einem Nockenfolgeelement (60) in Eingriff bringbar ist, und dass eine durch das Nockenfolgeelement gesteuerte Abdeckung (58) in eine Stellung bewegbar ist, die die Eingriffnahme zwischen der Antriebsklinke

(34) und dem nächsten Zahn selbst dann begrenzt, wenn mehr als ein Zahn in dem Winkelbereich von X° vom letzt erfassten Zahn liegen, so dass das Schaltrad nur über die Winkelstrecke weiterbewegt wird, um die der letzte Zahn und der nächste Zahn voneinander getrennt sind.

Ό 30011/0 & 28