DE3042377C2 - Vorrichtung zum schrittweisen Bewegen von Objektträgern entlang einer Kreisbahn - Google Patents

Description

5. Vorrichtung nach den Ar-<prüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahnen (22 bis 25) als Stege mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind, an denen Führungsmittel (Kurvenrollen 19 und 20) geführt sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schrittweisen Bewegen von mindestens zwei Objektträgern entlang einer Kreisbahn.

Zur Ableitung einer absatzweisen Drehbewegung von einer sich gleichförmig drehenden Welle sind Zahntriebschaltwerke, wie z. B. Einzahn- oder Mehrzahngetriebe bekannt, wobei das angetriebene Zahnrad ein volles Zahnrad und das treibende Rad als Zahnsegment ausgebildet ist. Zur Sicherung der Rastlagen ist das treibende Zahnsegment mit einem zylindrischen Ansatz versehen, der in entsprechende kreisbogenförmige Ausnehmungen einer mit dem angetriebenen Zahnrad verbundenen Scheibe eingreift. Zu den Einzahngetrieben gehört das bekannte Malteserkreuzgetriebe.

Bei den bekannten Getrieben ist nachteilig, daß die mit der angetriebenen Welle verbundenen Objektträger bei jedem Schaltschritt gemeinsam, d. h. gleichzeitig beschleunigt und verzögert angetrieben werden. Ein weiterer Nachteil ist. daß die Bearbeitiingsstationen in einer gleichmäßigen Teilung um die angetriebene Welle herum angeordnet sein müssen bzw., daß die jeweiligen Schaltschritte immer gleich groß sind und /.. B. 60^c, 90".

120" oder 180° betragen. Durch den gemeinsamen und jeweils gleichzeitigen Antrieb müssen sämtliche Massen gleichzeitig beschleunigt und verzögert werden. Um

diese Bewegungsabläufe beherrschbar zu machen, bemißt man die jeweils erforderlichen Schaltschritte, d. h. die weiterzuschaltenden Winkel möglichst klein. Diese Maßnahme ist aber wiederum mit dem Nachteil verbunden, daß die Zahl der Objektträger entsprechend größer gewählt werden muß. Bei einem Schaltschritt von 60° sind 6 Objektträger und bei einem Schaltschritt von 30° bereits 12 Objektträger erforderlich. Wenn jedoch nur wenige Bearbeitungsstationen vorgesehen werden, bedeutet eine größere Zahl der Objektträger infolg? ihrer ίο im allgemeinen recht kostspieligen Ausgestaltung eine erhebliche Verteuerung des Getriebes. Mit einer größeren Zahl von Objektträgern ist außerdem eine unerwünschte Vergrößerung der jeweils zu beschleunigenden und zu verzögernden Massen verbunden. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum schrittweisen Bewegen von Objektträgern entlang einer Kreisbahn zu schaffen, die es gestattet, bei zwei oder mehreren Objektträgern jeweils nur einen Objektträger weiterzubewegen, während die übrigen Objektträger stillstehen, mit der an sich vorteilhaften Einschränkung, daß während der Verzögerung des ersten Objektträgers die Beschleunigung des zweiten Objektträgers erfolgt und bei der Verzögerung des zweiten Objektträgers die Beschleunigung des nächsten Objektträgers stattfindet usw.

Diese Aufgabe wird an einer Vorrichtung zum schrittweisen Bewegen von mindestens zwei Objektträgern entlang einer Kreisbahn durch die im Kennzeichen des 1. Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die gleichzeitig zu beschleunigenden Massen im wesentlichen auf einen Objektträger mit Führungsarm beschränkt sind. In den Übergangsphasen der Bewegung des einen Objektträgers zum nächstfolgenden Objektträger ergibt sich noch der Vorteil, daß die auftretenden Kräfte des zu verzögernden Objektträgers durch die aufzubringenden Kräftf des zu beschleunigenden nächsten Objektträgers kompensiert werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet es. den Zeitanteil zur Bewegung von einer Verweilstation zur nächsten bzw. anderen zu vergrößern, ohne die Verweildauer in den jeweiligen Verweilstationcn zu beschneiden. Bei einer gegebenen oder wählbaren Umlaufgeschwindigkeit der Objektträger lassen sich die Beschleunigungs- und Verzögerungsverhältr.isse sowie das Verhältnis von Bewegungsdauer zur Verweildauer in weiten Grenzen frei wählen. Die Schrittlängen zwisehen den einzelnen Verweilstationen können unterschiedlich gewählt werden, d. h. die Transportschritte brauchen nicht gleiche Bruchteile von 360° oder ein Mehrfaches davon zu betragen, wie dies bei den bekannten Zahnschaltwerken (Malteserkreuzgetriebe 55 u. dergl.) der Fall ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe 60 mit vier Verweilstationen und Darstellung des Kurvenverlaufs der Führungsnuten,

F i g. 2 die Kurvenverläufe am Rotor gemäß Fig. I.

F i g. 3 die Kurvenverläufe am Stator gemäß F i g. 1.

F i g. 4 ein Bewegungsdiagramm für ein Getriebe geb5 maß Fi g. 1.

F i g. 5 eine schematischc Draufsicht auf ein Getriebe mit 4 Führungsurmen für 3 Verweilstationen mit unterschiedlichen Transportschritten,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie H-II in F i g. 5,

Fi g. 7 ein Bewegungsdiagramm für ein Getriebe gemäß F ig. 5.

Die Vorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 3 weist 5 Objektträger 1 bis 5 bei 4 Verweilstationen A, B. C und D auf, die in gleichen Transportschritten in einem Winkel von 90° auf einer Kreisbahn um die zentrale Achse 7 angeordnet sind. Die Objektträger 1 bis 5 sind auf Führungsarmen 9 bis 13 angeordnet, die frei schwenkbar auf einer zentralen Antriebswelle 15 gelagert sind*. Jedem Führungsarm 9 bis 13 sind zwei quaderförmige Führungsklötze 17 und 18 zugeordnet, die sich in Längsrichtung der Führungsarme verschieben, sich jedoch infolge geeigneter Profilierung der Führungsarme nicht um ihre Längsachse verdrehen lassen. Die Führungsklötze 17 und 18 sind an den beiden einander gegenüberliegenden, in Achsrichtung der Antriebswelle 15 weisenden Stirnseiten mit Führungsmitteln ausgestattet, die. zweckmäßig als Rollen ausgebildet, im folgenden als Kurvenrollen bezeichnet sind. Die Kurvenrollen 19s und 20s der Führungsklötze 17 bzw. 18 greifen in Kurvenbahnen 22 bzw. 23 eines Stators 27 ein, während die Kurvenrollen 19r und 2Or der Führungsklötze 17 bzw. 18 in Kurvenbahnen 24 bzw. 25 eines Rotors 23 eingreifen (vergl. F i g. 6). Der Stator 27 wie auch der Rotor 29 sind als Kreisscheiben gleichachsig zur Antriebswelle 15 und parallel zu einander derart angeordnet, daß die Antriebswelle 15 im Stator 27 drehbar gelagert und der Rotor 29 mit der Antriebswelle 15 fest verbunden ist

Im folgenden werden die Kurvenbahnen 22 und 24 als Hauptkurven und die Kurvenbahnen 23 und 25 als Hilfskurven bezeichnet, so daß der Rotor 29 eine Hauptkurve 24 und eine Hilfskurve 25 (Fig.2) und in entsprechender Weise der Stator 27 eine Hauptkurve 22 und eine Hilfskurve 23 (F i g. 3) aufweisen, die sämtlich einen in sich geschlossenen Kurvenverlauf besitzen. Die auf dem Stator 27 und dem Rotor 29 angeordneten Hilfskurven 23 bzw. 25 sind innerhalb der zugehörigen Hauptkurven 22 bzw. 24 gelegen, wobei deren minimaler Abstand durch die Größe der Führungsklötze bzw. den geringstmöglichen Abstand der Kurvenrollen 19 bzw. 20 der Führungsklötze 17 und 18 auf den Führungsarmen 9 bis 13 bestimmt wird. Die Hauptkurven 22 und 24 sowie die Hilfskurven 23 und 25 sind als Schlitze mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, deren Breite dem Durchmesser der Kurvenrollen 19 und 20 angepaßt ist.

Der maximale Abstand der stationären Kurvenbahnen und der maximale Abstand der drehbaren Kurvenbahnen zum Getriebernittelpunkt sowie die minimalen Abstände dieser Kurvenbahnen zum Getriebemittelpunkt müssen sich mindestens um den Abstand unterscheiden, den die Kurvenrollen an den beiden Führungsklötzen 17 und 18 eines jeden Führungsarmes voneinander minimal einnehmen können.

Durch die Linienführung der beiden Hauptkurven wird sichergestellt, daß die Führungsarme an den Verweilstationen zum Stillstand kommen. Es ist nicht erforderlich, die Hauptkurve 22 des Stators zwischen den Verweilstationen geradlinig zu führen, wie aus den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist. Wie die Fig.5 zeigt, kann oder muß die Hauptkurve auch anders geführt werden. Die wesentliche Aufgabe der Hilfskurven ist darin zu sehen, daß sie dann und nur dann die Führung des jeweiligen Führungsarmes übernehmen muß, wenn die Hauptkurven dies nicht können. Das tritt immer dann auf. wenn die beiden Hauptkurven koaxial verlaufen, wie dies bei den Stellungen des Führungsarmes 10 in Fi g. 1 und des Führungsannes 11 in Fi g. 5 der Fall ist. Der Verlauf der Hilfskurven muß konstruktiv an den vorgewählten Verlauf der Hauptkurven angepaßt sein, er läßt sich rechnerisch aus den Polarkoordinaten der Hauptkurven ermitteln.

Mit der Annahme der Drehung des Rotors 29 (F i g. 1) im Uhrzeigerdrehsinn gemäß Pfeil 30 an der Hauptkurve 24 sollen die Objektträger 1 bis 5 nacheinander und fortlaufend wiederholt in die Verweilstationen ,4 bis D

to geführt werden, wo sie eine vorbestimmte Zeit, die für eine Bearbeitung oder eine andere Funktion vorgesehen ist, verweilen, um anschließend mit einer festgelegten Beschleunigung und anschließenden Verzögerung in die nächste Verweilstation bewegt zu werden. Ausgehend von dem in F i g. 1 dargestellten Momentanzustand, in dem sich die Objektträger 1,3,4 und 5 in Ruhe in den Verweilstationen A bzw. ß. C oder D befinden, befindet sich der zweite Objektträger 2 mit seiner höchsten Geschwindigkeit auf dem Wege in der Mitte zwisehen der. Verweilstationen A und B. In diesem Augenblick ist gerade der erste Objektträ^-.r 1 in der Verweilstation A zur Ruhe gekommen, und eier dritte Objektträger 3 wird jetzt mit definierter Beschleunigung die Verweilstation B verlassen.

Es ist ersichtlich, daß der !.Objektträger 1 bei der jetzt folgenden Drehung des Rotors 29 mit der Hauptkurve 24 (und der Hilfskurve 25) in der Verweilstation A im Stillstand bleibt, weil der Führungsklotz 17 mit seiner Kurvenrolle 19s (siehe F i g. 6) in der Ecke, die in F i g. i, in der die Kurvenbahnen 22 und 23 des Stators 27 dargestellt sind, mit dem Buchstaben a der entsprechenden Verweilstation A bezeichnet ist, festgehalten wird. Da bei einer Drehung des Rotors 29 dessen Kurvenabschnitt 24a der Hauptkurve 24 mit konstantem radialen Abstand von der zentralen Achse 7 den Führungsklotz 17 des Führungsarmes 9 in der Ecke a festhält, kann der Führungsarm 9 nach keiner Richtung ausschwenken. Auch auf den Führungsklotz 18 auf dem Führungsarm 9 kann keine Kraft ausgeübt werden, weil der koaxiale Kurvenabschnitt 25a keine Verschiebung des Führungsklotzes 18 bewirken kann.

Der Führungsarm 10 des zweiten Objektrrägers 2 wird in der in F i g. 1 dargestellten Position durch die Hilfskurve 25 des Rotors 29 angetrieben, während in diesem Augenblick die Hauptkurve 24 -ies Rotors einen wenn auch nur sehr kurzen konzentrischen Bereich aufweist, in dem sie keine Antriebswirkung ausüben kann.

Der Führungsarm 11 des dritten Objektträgers 3 wird bei einer Drehung des Rotors die Verweilstation B mit einer definierten Beschleunigung in Pfeilrichtung 30 verlassen. Durch den mit dem Bezugszeichen 24f> markierten Abschnitt der Hauptkurve 24 des Rotors, des.^cen durch die Verweilstation laufende Kurvenpunkte einen sich vermindernden Abstand zur zentralen Achse 7 aufweisen, wird die Kurvenrolle 19s in den Kurvenabschnitt 22a der Hauptkurve 22 des Stators 27 getrieben und damit der Führungsarm 11 mit dem dritten Objektträger in Richtung auf die Verweilstation Cgeschwenkt. In gleicher W~ise wie der erste Führungsarm 9 mit dem ersten Objektträger in der Verweilstation A festgehalten wird, bleiben während der oben beschriebenen Drehung des Rotors 29 auch die vierten und fünften Objektträger 4 bzw. 5 in ihren Verweilstationen C bzw. D stehen, da ihre Führungsarme 12 bzw. 13 in den Ecken

b5 c bzw. d (F i g. 3) der Hauptkurve 22 des Stators 27 durch den koaxialen Bereich der Hauptkurve 24 festgehalten sind.

Fig.4 bietet einen anschaulichen Überblick auf die

Bewegungsabläufe der Objektträger 1 bis 5 in Abhängigkeit von der mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ablaufenden Drehung des Rotors 29. Die schraffierten Flächen markieren den Stillstand der einzelnen Objektträger. Die mit 0° bezeichnete waagerechte Gerade beschreibt den in F i g. 1 dargestellten Zustand des Getriebes: Der erste Objektträger hat gerade seine Stillstandsphase begonnen, der zweite Objektträger ist in Bewegung, der dritte Objektträger hat seine Stillstandsphase beendet, der vierte und der fünfte Objektträger befinden sich im Stillstand. Man erkennt, daß die bei 0° beginnende Bewegungsphase für den dritten Objektträger erst nach einer Drehung des Rotors um 180° beendet ist und daß während dieser Umdrehung des Rotors der dritte Objektträger nur um 90°, das heißt von der Verweilstation B zur Verweilstation C geschwenkt worden ist, wo er bis zur Drehung des Rotors um weitere 270° (bis 450°) im Stillstand bleibt. In entsprechender Weise erfolgen lediglich zeitlich versetzt die Bewegungs- und Stillstandsphasen der übrigen Objektträger.

In F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, bei dem drei Verweilstationen A. B und C mit unterschiedlichen Transportschritten gewählt sind. Die gewählten Schritte zwischen den Verweilstationcn von 60", 120" und 180° sind nur beispielhaft, es können auch beliebige andere Winkel angesetzt werden. F i g. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie 11-11 in F i g. 5 und erläutert die Anordnung der Führungsklötze 17 und 18 auf den Führungsarmen 9 bis 12 und die Lagerung der Kurvenrollen 19r, 19s und 2Or, 20s auf den Führungsklötzen sowie deren Eingriff und Führung in den Kurvenbahnen 22 und 23 des Stators 27 bzw. in den Kurvenbahnen 24 und 25 des Rotors 29. Der Bewegungsablauf ist schematisch in F i g. 7 dargestellt. Die Funktion entspricht genau dem in den F i g. 1 bis 4 erläuterten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dab nur drei Verweiisiäiionen mit unterschiedlicher Teilung und vier Objektträgern vorgesehen sind.

Anstelle der in den Figuren dargestellten Ausführungen unter Verwendung von gleitenden Führungsklötzen können auch andere gebräuchliche Führungsmittel, wie Rollenlängsführungen, eingesetzt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum schrittweisen Bewegen von mindestens zwei Objektträgern entlang einer Kreisbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektträger (1 bis 5) je auf einem Führungsarm (9 bis 13) befestigt sind, die jeweils auf einer in der Getriebemitte angeordneten Antriebswelle (15) drehbar gelagert sind, wobei auf jedem Führungsann (9 bis 13) zwei Führungsklötze (17,18) in Längsrichtung des Führungsannes verschieblich angeordnet sind, die Führungsmittel (Kurvenrollen 19, 20) tragen, die mit feststehenden (22,23) und mit mit der Antriebswelle (15) drehbaren Kurvenbahnen (24,25) zusammenarbeiten.

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Führungsklötze (17,18) jedes Führungsarmes (9 bis 13) jeweils mindestens zwei Führungsmittel (Kurvenrollen 19, 20) tragen, von denen mindestens eines mit einer der feststehenden Kurvenbahnen (22, 23) und mindestens eines mit einer der drehbaren Kurvenbahnen (24,25) zusammenarbeitet.

3 Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden und die drehbaren Kurvenbahnen (22,23 bzw. 24,25) jeweils in sich geschlossen ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahnen (22 bis 25) als Naten ausgebildet sind, in die als Kurvenrollen (19, 22) ausgebildete F-Ihrungsmittel eingrei-