DE3414640A1

DE3414640A1 - Rotations-schaftmaschine

Info

Publication number: DE3414640A1
Application number: DE19843414640
Authority: DE
Inventors: Josef 4060 Viersen Brock; Paul 4152 Kempen Surkamp
Original assignee: W Schlafhorst & Co 4050 Moenchengladbach; W Schlafhorst AG and Co
Current assignee: Kaiser GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-18
Filing date: 1984-04-18
Publication date: 1985-10-24
Also published as: FR2563247A1; CH666703A5; IT1184465B; DE3414640C2; US4643231A; JPS61636A; BE902220A; FR2563247B1; IT8520369A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotations-Schaftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei gattungsgemäßen Rotations-Schaftmaschinen treten Umschaltschwierigkeiten auf, die einer Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit im Wege stehen.

Da die Nullstellung nicht gesichert ist, tritt bei jedem Umschalten des Kupp!ungskei1s erhöhte Reibung und damit Verscheliß auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit einer Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit zu schaffen und dafür zu sorgen, daß das Umschalten verschleißfrei und ohne Beeinträchtung der Betriebssicherung vor sich geht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kurbelstange eine automatische NuI1stel1ungsvorrichtung besitzt. Eine solche automatische NuI1stel1ungs vorrichtung ist nun in der Lage, eine Nullstellung der Kurbelstange und der Exzenterscheibe zu erzwingen oder zu erhalten, damit der Kupplungskeil ungestört und reibungsfrei umschaltet.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besitzt die automatische Nullstellungsvorrichtung eine den in der Exzenterscheibe gelagerten Kupplungskeil fluchtend

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vor eine Kei1raststell e zwingende Exzenterscheiben-Drehvorrichtung. Die Exzenterscheiben-Drehvorrichtung besitzt vorteilhaft eine die Kurbelstange quer zur Kei1rast-Diametrallinie mit einer zum Drehen der Exzenterscheibe ausreichenden Kraft belastende Belastungsvorrichtung. Es wird also die Kurbelstange seitlich belastet, um die Exzenterscheibe in die Nullstellung zu zwingen oder in der Nullstellung zu halten.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Belastungsvorrichtung einen den Kraftangriff auf Exzenterstellungen zwischen maximaler Exzentrizität und Exzenter-Neutralstel1ung, bezogen auf die Keilrast-Di ametral 1 inie, begrenzenden Endanschlag aufweist. Der Endanschlag selber ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung einstellbar.

Die Belastungsvorrichtung kann vorteilhaft ein federbelastetes, an einer seitlichen Außenfläche der Kurbelstange anlegbares Belastungselement besitzen. Als Belastungselement kann zum Beispiel eine Belastungsrolle dienen.

Bei der weiter oben erwähnten Normalausbi1 dung einer Rotations- Schaftmaschine kommt die Exzenterscheiben-Drehvorrichtung mit nur einer Belastungsvorrichtung aus, weil sich die Exzenterscheibe beim Umschalten in begrenztem Umfang nur unter der Wirkung der Schwerkraft verdrehen könnte. Hierbei ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Belastungselement auf der Unterseite der Kurbelstange so angeordnet ist, daß die Richtung der Kraft von unten nach oben gegen die

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Richtung der Schwerkraft verläuft.

Steht nun der Exzenter ein wenig oberhalb der Kei1rast-Diametral1inie, bewegt sich die Exzenterscheibe unter der Wirkung der Schwerkraft bis in eine Raststellung. Steht der Exzenter dagegen ein wenig unterhalb der Keilrastdiametrallinie, wird er durch die Belastungsvorrichtung der Exzenterscheiben-Drehvorrichtung in eine Raststellung gebracht.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Belastungselement an dem einen Ende einer um einen gestellfesten Schwenkpunkt schwenkbaren Schwinge angeordnet, deren anderes Ende eine Schaltwegbegrenzungsstange einstellbarer Länge aufweist, auf die eine Druckfeder aufgesetzt ist. Es handelt sich hierbei um eine einfache, zweckmäßige und leicht in das Gehäuse der Rotations-Schaftmaschine einbaubare Ausbildung der Belastungsvorrichtung. Hierbei kann der Endanschlag vorteilhaft durch eine am Ende der Schaltwegbegrenzungsstange angeordnete, gegen einen gestellfesten Anschlag anlegbare Stellmutter gebildet sein.

Die Erfindung bietet unter anderem den Vorteil, beim Umschalten des Kupplungskeils Störungen und Verschleiß auszuschalten.

Die Erfindung bietet unter anderem auch den Vorteil, daß der Kupplungskeil so kurz ausgebildet werden kann, daß er keine Zwischenstellung mehr einnehmen kann, in der er in eine Raststelle eintaucht, bevor er die andere Raststelle noch nicht ganz verlassen hat, wie das beim Stand der Technik der Fall ist. Besondere Schutzmaßnahmen gegen Maschinenstörung infolge nicht betriebsmäßiger

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Stellung des Kupplungskeils sind daher überflüssig.

Äusführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Schaftantriebsschema in der Tieffachstellung, Fig. 2 ein Schaftantriebsschema in der Hochfachstellung, Fig. 3 eine Vorderansicht des eingelegten Kupplungskeils, Fig. 4 eine Rückansicht des Kupplungskeils , Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Kupplungskeil, Fig. 6 eine Vorderansicht des Kupplungskeils in eingekuppeltem Zustand,

Fig. 7 eine Rückansicht des Kupplungskeils in eingekuppeltem Zustand,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Kupplungskeil in eingekuppeltem Zustand,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch den Kupplungskeil längs der in Fig. 7 gezeichneten Linie IX - IX,

Fig. 10 eine Schemazeichnung der Rotations-Schaftmaschine beim Verlassen der Tieffachstel1ung, Fig. 11 eine Schemazeichnung der Maschine in erreichter Hochfachstellung,
Fig. 12 eine Schemazeichnung der Maschine beim Verlassen der Hochfachstellung,

Fig. 13 eine Schemazeichnung der Maschine beim Wiedererreichen der Tieffachstel1ung.

Gemäß Fig. 1 ist ein Schaft 1 über ein Gestänge 2 durch die Kurbelstange 3 in eine Tieffachlage gebracht worden. Die Kurbelstange 3 ist auf einer Exzenterscheibe 4 gelagert. Ein Kupplungskeil 5 arretiert die Exzenterscheibe

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4 gegen die Kurbelstange 3. Die Antriebswelle 6 kann frei rotieren, ohne die Exzenterscheibe 4 mitzunehmen. Wird der Kupplungskeil 5 aber so radial verschoben, daß er in die Rastnut 7 der Antriebswelle 6 einrastet, bewegt sich die Exzenterscheibe 4 um 180 Grad, bis der Kupplungskeil 5 in die zweite der beiden Kei1raststel1 en 8, 9 der Kurbelstange 3 einrasten kann. Die Kurbelstange 3 bewegt dabei den Schaft 1 in die in Fig. 2 dargestellte Hochfachstellung und die Antriebswelle 6 kann wieder frei rotieren.

Gemäß Fig. 3 bis 8 besitzt der Kupplungskeil 5 eine offene Schaltnut 10, in die gemäß Fig. 10 bis 13 eines der beiden Schaltstücke 11, 12 der Schaltstange 13 beziehungsweise 14 eintasten kann. Auf Einzelheiten des Kupplungskeils 5 wird später noch eingegangen.

Gemäß Fig. 10 bis 13 sind die beiden Schaltstangen 13, 14 auf ortsfesten Achsen 15, 16 schwenkbar gelagert und an ihren äußeren Enden über Gleitlager 17, 18 mit einer längsverschiebbaren Steuerstange 19 verbunden. Die Steuerstange 19 steht gelenkig mit einem Waagehebel 20 in Verbindung. An dem Waagehebel 20 sind zwei Platinen 21, 22 angelenkt, die mit Tastnadeln 23 beziehungsweise 24 verbunden sind. Die Tastnadeln 23 und 24 tasten eine Papierkarte 25 ab, die über einen Kartenzylinder 26 geführt ist, der Öffnungen zum Durchtasten der Nadeln besitzt.

Beim Durchtasten der Tastnadeln 23, 24 durch Löcher in der Papierkarte 25 fallen die Tastnadeln in den Kartenzylinder 26 ein und bringen dabei die Platinen 21 und

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22 zum Herabfallen gegen wechselweise hin- und herbewegte Mitnehmer 27, 28.

Die Steuerstange 19 wird durch eine Druckfeder 29 nach links in eine Endstellung gezogen. Die Druckfeder 29 stützt sich gegen ein ortsfestes Auflager 30 und gegen das Gleitlager 18 ab. Durch Nocken 31 bis 34 sind die Gleitlager 17 und 18 unter Zwischenlage von Druckfedern 35, 36 auf der Steuerstange 19 abgefedert fixiert, um das Abtastergebnis von den Nadeln 23, 24 auf den Kupplungskeil 5 zu übertragen. Der Waagehebel 20 findet eine Raststellung an mindestens einem der beiden ortsfesten Auflager 37, 38.

Gemäß Fig. 10 bis 13 sind die beiden Kei1raststel1 en 8, 9 fest mit der Kurbelstange 3 verbunden und in einer KeiIrast-Diametral1inie 39 einander gegenüberliegend angeordnet. Unter Zuhilfenahme eines insbesondere in den Fig. 3 bis 9 dargestellten Wälzlagers 40 ist die Exzenterscheibe 4 leichtgängig in der Kurbelstange 3 gelagert. Gemäß Fig. 10 bis 13 ist auf die Antriebswelle 6 mit Hilfe eines Keils 42 eine Scheibe 43 aufgekeilt, die an ihrem Außenrand zwei einander diametral gegenüberliegende Rastnuten 44 und 45 für den Kupplungskeil 5 aufweist. Die Exzenterscheibe 4 ist unter Verwendung eines insbesondere in den Fig. 4, 5, 7 bis 9 dargestellten Wälzlagers 41 leichtgängig auf einer konzentrischen Schulter 46 (Fig. 5) der Scheibe 43 gelagert.

Die erwähnten Teile sind im Inneren eines geöffnet dargestellten Gehäuses 47 angeordnet, aus dem das Ende der Kurbelstange 3 zwecks Verbindung mit dem Gestänge 2

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herausragt. Das Gehäuse 47 beherbergt auch eine insgesamt mit 48 bezeichnete automatische Nullstellungsvorrichtung für die Kurbelstange 3. Die NuI1stel1ungsvorrichtung 48 ist in der Lage, eine insbesondere in Fig. 3 sichtbare, in der Exzenterscheibe 4 radial angeordnete, der Radialbewegung des Kupplungskeils 5 dienende Keilführung 49

fluchtend bis vor eine Kei1raststel1e 8, 9 zu bewegen. Diese NuI1stellungsvorrichtung beziehungsweise Exzenterscheiben-Drehvorrichtung 48 besteht aus einer ebenen, an der Unterseite der Kurbelstange 3 angeordneten Rollfläche 50 und einer insgesamt mit 51 bezeichneten Belastungsvorrichtung. Die Belastungsvorrichtung 51 ist in der Lage, die Kurbelstange 3 quer zur Keilrast-Diametrallinie 39 mit einer zum Drehen der Exzenterscheibe 4 ausreichenden Kraft zu belasten.

Im einzelnen weist die Belastungsvorrichtung 51 ein Belastungselement 52 in Form einer Belastungsrolle auf, das an dem einen Ende einer um einen gestel1 festen Schwenkpunkt 53 schwenkbaren Schwinge 54 angeordnet ist. Das andere Ende der Schwinge 54 ist mit einer Schaltwegbegrenzungsstange 55 einstellbarer Länge verbunden. Auf die Schaltwegbegrenzungsstange 55 ist eine die Belastungskraft vermittelnde Druckfeder 56 aufgesetzt.

Die Richtung der durch das Belastungselement 52 auf die Rollfläche 50 ausgeübten Kraft ist durch einen Pfeil 57 angedeutet. Die Richtung der Kraft verläuft mit einer großen Komponente gegen die Richtung der Schwerkraft, und zwar senkrecht zur Kei1rast-Diametrallinie 39.

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Die Belastungsvorrichtung 51 weist einen einstellbaren Endanschlag 58 in Form einer gegen einen gestellfesten Anschlag 59 anlegbaren Stellmutter auf, die am Ende der Schaltwegbegrenzungsstange 55 angeordnet ist. Der Endanschlag ist so eingestellt, daß der Kraftangriff seitens der Belastungsvorrichtung 51 sich auf Exzenterstellungen zwischen maximaler Exzentrizität (hier zeichnerisch nicht dargestellt) und Exzenter-Neutralstel1ung (zum Beispiel in den Fig. 10 bis 13 dargestellt), bezogen auf die Kei1rast-Diametrallinie 39 begrenzt ist. Es zeigt zum Beispiel Fig. 10, daß die erwähnte Exzenter-Neutral stel 1 ug gerade erreicht ist und die Stellmutter 58 auch gerade am Anschlag 59 anliegt, so daß über die Exzenter-Neutral stellung hinaus keine weitere Kraftwirkung auf die Kurbelstange 3 seitens der Belastungsvorrichtung ausgeübt werden kann.

Der insbesondere in den Fig. 3 bis 9 dargestellte Kupplungskeil 5 ist in der Keilführung 49 der Exzenterscheibe

4 längsverschiebbar gelagert. Die Keilführung 49 bildet

in der Exzenterscheibe 4 einen etwa rechteckigen Durchbruch, der gemäß Fig. 4 in eine radial nach außen weisende Gleitfläche 60 begrenzter Breite ausläuft. Die Gleitfläche 60 dient gemäß Fig. 5 dem Aufgleiten der Rastnase 61 einer Sperrklinke 62. Die Sperrklinke 62 ist um eine Achse 63 schwenkbar in einem Durchbruch 64 des Kupplungskeils

5 gelagert und durch eine Druckfeder 65 belastet. Die Sperrklinke 62 besitzt außerdem einen Schaltnocken 66.

Mit einigen Partien liegt der Kupplungskeil 5 auf der Exzenterscheibe 4 beziehungsweise der Kurbelstange 3 auf. Es sind dies Seitenpartien 67, 68, die der Führung

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dienen und eine Rastnase 69, die dem Einrasten in die Keilraststellen 8, 9 dient. Die Fig. 7 und 9 deuten an, daß der Kupplungskeil 5 zwei Längsbohrungen aufweist, in die Druckfedern 70 beziehungsweise 71 eingelassen sind. Die Druckfedern stützen sich auf der einen Seite gegen den Kupplungskeil 5, auf der anderen Seite gegen die radial außenliegende Wandung der Keilführung 49 ab und versuchen, den Kupplungskeil in Richtung auf die Antriebswelle 6 zu verschieben. Die beiden Kei1raststel1 en 8 und 9 befinden sich gemäß Fig. 10 in auf die Kurbelstange 3 aufgenieteten Blechen 72 beziehungsweise 73.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Tieffachstel1ung haben die Tastnadeln 23 und 24 in der Papierkarte 25 Löcher gefunden, so daß die Platinen 21 und 22 gegen die Mitnehmer 27 und 28 herabgezogen werden. Die Mitnehmer sind also in der Lage, auf den Waagehebel 20 einzuwirken und ihn wechselseitig von den Auflagern 37 beziehungsweise 38 abzuheben. Dabei wird die Steuerstange 19 nach rechts gezogen, wie es Fig. 10 zeigt. Die Steuerstange 19 nimmt dabei die Schaltstangen 13 und 14 mit, wodurch der Kupplungskeil 5 aus der Kei1raststelIe 8 herausgezogen und in die Rastnut 44 der Scheibe 43 eingerastet wird. Das Einrasten geschieht bei Stillstand der Scheibe 43, weil die Antriebswelle 6 nach jeder halben Umdrehung in ihrer Drehbewegung für einen kurzen Moment innehält. Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Lage des Kupplungskeils 5 im eingekuppelten Zustand, und zwar nach dem Herausgleiten des Schaltstücks 11 beziehungsweise 12 aus der Schaltnut 10. Die Rastnase 61 der Sperrklinke 62 ist hinter der radial außenliegenden Begrenzungsfläche der Keilführung 49 einge-

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rastet, so daß der Kupplungskeil 5 nicht nur durch die Kraft der Federn 70, 71, sondern durch mechanische Verriegelung in der Rastnut 44 festgehalten wird, auch dann, wenn bei der anschließenden Drehbewegung der Exzenterscheibe

4 Fliehkräfte auf den Kupplungskeil 5 einwirken.

Nach einer halben Umdrehung der Exzenterscheibe 4 tastet das Schaltstück 12 in die Schaltnut 10 des Kupplungskeils

5 ein, entriegelt dabei durch Niederdrücken des Schaltnockens 66 die Sperrklinke 62 und dirigiert den Kupplungskeil 5 in die Kei1raststelIe 9. Damit ist die Hochfachstellung erreicht, die in den Fig. 3 und 11 dargestellt ist.

Die Hochfachstellung bleibt nun solange erhalten, bis mustergemäß nach Fig. 12 die Tastnadeln 23, 24 aus dem Kartenzylinder 26 verdrängt werden und auf der Papierkarte 25 zur Anlage kommen. Hierdurch geraten den Platinen 21, 22 außer Eingriff mit den Mitnehmern 27, 28, wodurch sich der Waagehebel 20 unter der Wirkung der Druckfeder 29 gegen die Auflager 37, 38 anlegt. Zugleich bewirkt die Druckfeder 29 das Verschieben der Steuerstange 19 nach links, wodurch beide Schaltstangen 13, 14 gegen den Uhrzeigersinn schwenken. Hierbei bewegt das Schaltstück 12 der Schaltstange 14 den Kupplungskeil 5 in eine der beiden Rastnuten 44, 45 hinein. Beim Beispiel nach Fig.

6 und Fig. 12 ist dies die Rastnut 44. Der Kupplungskeil

5 und die Exzenterscheibe 4 werden nun durch die rotierende Scheibe 43 mitgenommen und die in Fig. 11 dargestellte Hochfachstellung wandelt sich in die in Fig. 13 dargestellte Tieffachstel1ung. Solange gemäß Fig. 13 die beiden Tastnadeln 23 und 24 nicht durchtasten können, bleibt die in Fig. 13 erreichte Tieffachstel1ung unverändert und stabil erhalten.

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Fig. 5 zeigt den Kupplungskeil 5 mit eingetastetem Schaltstück 12. Das Schaltstück 12 hat die Sperrklinke 62 durch Niederdrücken des Schaltnockens 66 entriegelt. Unter der Wirkung der Druckfeder 65 rastet aber die Sperrklinke 62 jedesmal wieder ein, sobald sich ein Schaltstück 11 beziehungsweise 12 nach dem Einkuppeln des Kupplungskeils aus dessen Schaltnut 10 entfernt hat.

Bei jedem Umschalten des Kupplungskeils 5 sorgt die automatische NuI1stel1ungsvorrichtung dafür, daß zwischen Kurbelstange und Exzenterscheibe keine Relativbewegung eintreten kann. Damit sind Kupplungs- beziehungsweise Umschaltstörungen verhi ndert.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

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Patentansprüche:

Rotations-Schaftmaschine mit einem Kupplungskeil zwischen einer Antriebswelle und einer aus einer Exzenterscheibe und einer die Exzenterscheibe tragenden Kurbelstange gebildeten Exzentereinrichtung für die Schaftbewegung, einer radial in der Exzenterscheibe verlaufenden Keilführung, mindestens einer in der Antriebswelle oder in einer mit der Antriebswelle verbundenen Scheibe gelegenen Rastnut für den Kupplungskeil, zwei in einer Kei1rast-Diametral1inie sich gegenüberliegenden Keilraststellen an der Kurbelstange, und mit zwei mustermäßig steuerbaren Schaltstangen, die jeweils mit einem Schaltstück in eine offene Schaltnut des Kupplungkeils eingreifen, um ihn längs der Keilführung entweder in die Rastnut oder in eine der beiden Kei1raststel1 en hinein zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß.die Kurbelstange (3) eine automatische Nullstellungsvorrichtung (48) besitzt.

Rotations-Schaftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Nullstellungsvorrichtung eine den in der Exzenterscheibe (4) gelagerten Kupplungskeil (5) fluchtend vor eine Kei1raststel1e (8, 9) zwingende beziehungsweise in der Nullstellung haltende Exzenterscheiben-Drehvorrichtung (48) besitzt.

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3. Rotations-Schaftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheiben-Drehvorrichtung (48) eine die Kurbelstange (3) quer zur Kei1rast-Diametrallinie (39) mit einer zum Drehen der Exzenterscheibe (4) ausreichenden Kraft belastende Belastungsvorrichtung (51) besitzt.

4. Rotations-Schaftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (51) einen den Kraftangriff auf Exzenterstellungen zwischen maximaler Exentrizität und Exzenter-Neutralstel1ung , bezogen auf die Kei1rast-Diametral1inie (39), begrenzten Endanschlag (58) aufweist.

5. Rotations-Schaftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endanschlag (58) einstellbar ist.

6. Rotations-Schaftmaschine nach einem der Ansprüche

3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (51) ein federbelastetes, an einer seitlichen Außenfläche (50) der Kurbelstange (3) anlegbares Belastungselement (52) besitzt.

7. Rotations-Schaftmaschine nach einem der Ansprüche

3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungselement (52) auf der Unterseite der Kurbelstange (3) so angeordnet ist, daß die Richtung (57) der Kraft im wesentlichen von unten nach oben gegen die Richtung der Schwerkraft verläuft.

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8. Rotations-Schaftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungselement (52) an dem einen Ende einer um einen gestellfesten Schwenkpunkt (53) schwenkbaren Schwinge (54) angeordnet ist, deren anderes Ende mit einer Schaltwegbegrenzungsstange (55) einstellbarer Länge verbunden ist, auf die eine Druckfeder (56) aufgesetzt ist.

9. Rotations-Schaftmaschine nach einem der Ansprüche

5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endanschlag durch eine am Ende der Schaltwegbegrenzungsstange (55) angeordnete, gegen einen gestellfesten Anschlag (59) anlegbare Stellmutter (58) gebildet ist.