DE3519156A1

DE3519156A1 - Zeitsteuerantriebsmechanismus

Info

Publication number: DE3519156A1
Application number: DE19853519156
Authority: DE
Inventors: Guy A. Franklin Park Ill. Wojtanek
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1985-12-05
Anticipated expiration: 2005-05-30
Also published as: DE3519156C2; JPS60257028A; AU3868685A; JPH0610951B2; IT8520084A0; FR2565312B1; FR2565312A1; AU567394B2; US4536626A; IT1215648B; CA1229243A

Description

W. 29631/85 20/Hys

The Singer Company Stamford, Connecticut (V.St.A.)

Zeitsteuerantriebsmechanismus.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zeitsteuerantriebsmechanismus gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie bezieht sich insbesondere auch auf ZeitSteuereinrichtungen, die durch einen Antriebsmechanismus schrittweise vorgeschaltet werden, und insbesondere bezieht sie sich auf den entsprechenden Antriebsmechanismus selbst.

Wenn ein Antriebsmechanismus für eine Schalteinrichtung in einem Programmtimer entworfen werden soll, müssen eine Reihe von Kriterien berücksichtigt werden. Beispielsweise ist es erwünscht, daß die Schalteinrichtung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit vorbewegt wird, um einen raschen Schaltvorgang zu bewirken. Bekannte Ausführungen weisen einen Schrittschaltmechanismus auf, welcher die Schalteinrichtung schrittweise weiterschaltet, indem ein Ratschenteil oder Zahnteil

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an der Schalteinrichtung vorgesehen ist, und in dem eine Antriebsklinke mit dem Zahnungsteil zusammenwirkt, um die Schalteinrichtung weiterzuschalten. Jedoch haben sich diese Einrichtungen als nicht voll zufriedenstellend herausgestellt, and zwar aus mehreren Gründen. Beispielsweise ist das Bewegungsprofil der Antriebsklinke im wesentlichen auf eine sinusförmige Bewegung begrenzt. Auch erfordern diese Mechanismen eine große Anzahl von Teilen, was wiederum zur Erhöhung der Herstellungskosten beiträgt.

Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, einen Antriebsmechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem jedoch das Bewegungsprofil der Antriebsklinke so ausgebildet werden kann, wie dies gewünscht wird. Auch soll der Mechanismus dabei eine

relativ kleine Anzahl von Teilen aufweisen.

Gelöst werden diese Probleme durch einen Zeitsteuerantriebsmechanismus nach den Patentansprüchen.

Mit Hilfe des Zeitsteuerantriebsmechanismus nach der vorliegenden Erfindung können rasche Schalt

vorgänge durchgeführt werden, so daß kürzere Schaltimpulse erzeugt werden. Es ist darüber hinaus auch möglich, den bei dem Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung verwendeten Steuernocken austauschbar zu machen, um auf diese Art und Weise denjenigen Steuer

nocken einzusetzen, der für den vorgesehenen Zweck die besten Sehalteigenschaften ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die Frontplatte

eines Zeitsteuerantriebsmechanismus gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine Sicht auf die Unterseite des

Antriebsnockens des Mechanismus nach Fig.l.

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Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht des

Antriebsnockens.
Fig. 4 ist eine schaubildliche Ansicht der Antriebsklinke des Mechanismus gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht nach 5-5

der Fig. 1.
Fig. 6A bis 6F zeigen die Aufeinanderfolge der Arbeitsschritte des Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt den wesentlichen Teil eines Programmtimers bzw. eines Zeitsteuerantriebsmechanismus gemäß der Erfindung. Der Programmtimer weist eine Mehrzahl

.,. von Zeitsteuernocken 10 auf, die an einem sich drehen

den Teil angeordnet sind, um Schalter 12 in einem vorbestimmten Programm zu betätigen. Insbesondere ist der sich drehende Teil als Hohltrommel ausgebildet, und er wird auch häufig als Monoblock bezeichnet ,wobei dieser zwischen der hinteren (nicht gezeigten) Platte

und der Vorderplatte IM· angeordnet ist, welche in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Die Einzelheiten des Monoblocks in bezug auf die Zeitsteuernocken 10 und die Schalter 12 sind bekannt und brauchen daher nicht

5 beschrieben zu werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Mechanismus, um diesen Monoblock anzutreiben. Demzufolge ist ein Zahnrad oder Sperrklinkenrad 16 an dem Monoblock vorgesehen. Eine Antriebsklinke 18 ist dem Klinkenrad 16 arbeitsmäßig zugeordnet, um den Monoblock schritt

weise anzutreiben, so wie dies aus der nachfolgenden Erläuterung hervorgeht.

Als Antriebsquelle dient ein Motor 20,der an einem Motorrahmen 22 montiert ist, der seinerseits an der Vorderplatte 14 befestigt ist. Wie üblich ist der Motor 20

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ein Reduktionsmotor und weist eine Ausgangswelle auf. Die Ausgangswelle des Motors 20 paßt in eine öffnung 24, die in einem Vorsprung 26 vorgesehen ist, der seinerseits an einem Antriebsnocken 28 ausgebildet ist. Die andere Seite des Antriebsnockens 28 ist mit einem Wellenstutzen 30 ausgebildet, welcher in einer zweckmäßigen öffnung der Vorderplatte 14 drehbar gelagert ist. Demzufolge dreht der Motor 20 den Antriebsnocken 28 im Uhrzeigersinn bei Blickrichtung nach Fig. 1.

Wie am besten aus Fig. 3 zu sehen, weist der Antriebsnocken 28 eine Scheibe auf, die einen Kanal aufweist, der in ihrer einen Stirnfläche ausgebildet ist. Der Kanal 3 2 bildet einen geschlossenen Weg, der das Drehzentrum des Antriebsnockens 28 umgibt und eine erste innere Wand 34 und eine zweite äußere Wand 36 aufweist. Die innere Wand 34 bildet eine erste Nockenfläche für die Antriebsklinke 18, während die äußere Wand 36 eine zweite Nockenfläche für die Antriebsklinke 18 bildet.

Wie am besten in Fig. 4 zu sehen, ist die Antriebsklinke 18 mit einem Zapfen 38 ausgebildet, welche sich quer zur Hin- und Herbewegung der Antriebsklinke 18 erstreckt, wobei es sich um die Richtung in der Hauptlängsachse der Antriebsklinke 18 handelt. Der Zapfen wirkt als Nockennachlaufteil und ist so ausgebildet, daß er sich in den Kanal 32 zwischen den Wänden 34 und 36 hineinerstreckt. Die Antriebsklinke 18 ist weiterhin mit einem Schwanzabschnitt 40 ausgebildet, welcher sich über den Zapfen 38 erstreckt, wobei der Schwanzabschnitt 40 eine ausreichende Abmessung hat, so daß er den Kanal 32 ständig überspannt, und zwar unabhängig vom Drehwinkel des Antriebsnockens 28. Dies stellt sicher, daß ein Endteil der Antriebsklinke 18 nicht gegen die Wände 34 und 3 6 stößt. Es wird im Hinblick auf Fig. 4 bemerkt, daß die Dicke des größten Teils des Schwanz-

abschnittes 40 größer ist als die Dicke des verbleibenden Teils der Antriebsklinke 18. Dies ermöglicht, daß der Schwanzabschnitt eine Schiebelagerungsoberfläche zwischen den Landbereichen des Antriebsnockens 28 und der Vorderplatte 14 ermöglicht.

Zusätzlich ist das Antriebsende der Antriebsklinke 18 mit einem kleinen Stutzen 42 versehen,welcher eine weitere Lagerungsfläche gegen die Vorderplatte ergibt.

Die Antriebsklinke 18 ist weiterhin mit einem Führungszapfen 44 ausgebildet, und zwar an der dem Nockennachlaufteil 38 gegenüberliegenden Seite. Fig. 5 zeigt, daß der Führungszapfen 44 mit einem länglichen Schlitz 46 zusammenwirkt, der in der Vorderplatte 14 ausgebildet ist. Er wirkt weiterhin mit einem herabhängenden Zapfen 4 8 zusammen, der an der Frontplatte 14 ausgebildet ist, indem Material weggeschnitten wurde,als der Schlitz 46 gebildet wurde, um die Antriebsklinke 18 in einer linearen Richtung hin- und herzubewegen, und zwar im wesentlichen parallel zu ihrer Hauptlängsachse. Die Größe des FührungsZapfens 44 in der Querrichtung zur Hin- und Herbewegungsrichtung der Antriebsklinke ist im wesentlichen gleich der Weite des Schlitzes

5 Eine Blattfeder 50, welche bei 5 2 umgelegt ist, wird

durch einen Teil des Motorrahmens 22 frei vorkragend gehaltert, und zwar vom Motorrahmen 22 weg und in Richtung auf die Zahnspur 16, um auf diese Art und Weise die Antriebsklinke 18 gegen die Zahnung 16 vorzuspannen.

Wie üblich bei Programmtimern müssen Vorkehrungen getroffen werden,um den Monoblock daran zu hindern, sich in der entgegengesetzten Richtung in bezug auf die Antriebsklinke 18 zu drehen. Demzufolge ist eine Anti-Rückkehr- oder Stop-Klinke 54 vorgesehen. Die Stop-Klinke 54 ist mit einem vergrößerten Vorsprung

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ausgebildet, der eine Öffnung 58 aufweist, die den Vorsprung 26 umgibt, so daß sie auf diese Art und Weise gehaltert ist. Die Stop-Klinke 54 ist nachgiebig gegen das Klinkenrad 16 mit Hilfe einer Blattfeder 60 vorgespannt, die ähnlich wie die Feder 50 von dem Motorrahmen 22 frei vorsteht, und zwar in Richtung auf die Zahnung. Die Federn 50 und 60 sind separate Finger einer gabelförmigen einstückigen Federeinheit. Entsprechend können die Klinken 18 und 54 mit einer einstückig geformten frei vorstehenden Feder gebildet werden. Diese so ausgebildeten Federn würden gegen einen gebogenen Vorsprung schlagen, der an der Vorderplatte angeordnet ist.

Die Fig. 6A bis 6F zeigen die Arbeitsschritte des Mechanismus gemäß der Erfindung. Wie in diesen Figuren zu sehen, dreht sich der Antriebsnocken 28 im Uhrzeigersinn. Die in Fig. 6 gezeigte Winkellage zeigt die Antriebsklinke 18 in einem nicht angetriebenen Zustand, weil der Nockennachlaufzapfen 38 sich zwischen einem Teil mit festem Radius der inneren Wand 34 und einem Teil mit festem Radius der äußeren Wand 36 des Kanals 32 des Antriebsnockens 28 befindet. In der in Fig. 6B gezeigten Winkellage ist die Antriebsklinke 54 nach außen bewegt worden, so wie dies durch den Pfeil auf Sperrklinke 54 angedeutet ist, und zwar vom Drehzentrum des Antriebsnockens 28 weg, weil der Nocken 3 8 mit einem Teil der inneren Wand 34 zusammenwirkt, die einen zunehmen-

^O den Radius aufweist. Das Antriebsende der Klinke bewegt sich gegen einen Wandteil 62 eines Zahnes an dem Klinkenrad 16. In der in Fig. 6C gezeigten Lage ist die Antriebsklinke 18 weiterbewegt worden, und zwar zufolge des weiterhin zunehmenden Radius der Innenwand 34, gegen welche der Nockennachlaufzapfen 3

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anliegt, so daß auf diese Art und Weise der Monoblock im Uhrzeigersinn bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt geht die Anti-Rückkehrklinke 54 aus der Zahnausnehmung heraus, in welcher sie zuvor gewesen ist. Bei der in Fig. 6D gezeigten Winkelstellung ist der Nockennachlaufzapfen 38 mit dem Teil der inneren Wand 34 in Berührung, die den größten Radius hat, so daß die Antriebsklinke 18 ihre größte Auslenkung des Bewegungsweges erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt fällt die Anti-Rückkehrklinke 54 in die gleiche Zahnausnehmung, in der sich auch die Antriebsklinke 18 befindet und schlägt gegen die Wand 62, um auf diese Art und Weise eine Rückbewegung des Monoblocks zu verhindern. In der in Fig. 6E gezeigten Winkellage gelangt der Nockennachlaufzapfen 3 8 unter den Einfluß der äußeren Wand 36, welche nun einen Bereich mit abnehmendem Radius aufweist. Die Antriebsklinke 18 wird daher nach innen zurückgezogen, so wie dies durch den Pfeil dargestellt ist. In der in Fig. 6F gezeigten Winkellage ist der Nachfolgezapfen 3 8 immer noch unter dem Einfluß der äußeren Wand 36 und erreicht beinahe das Ende des Bereiches mit abnehmendem Radius, der ist ausreichend weit zurückgezogen, so daß er mit dem nachfolgenden Zahn des Klinkenrades für den nächstfolgenden Hub in Eingriff treten kann.

Auf diese Art und Weise steuert die Kontur der inneren Wand 34 den Antriebsteil des Hubes der Klinke 18, wohingegen die äußere Wand 36 den Rückkehrweg des Hubes der Klinke 18 steuert. Diese Anordnung weist eine Anzahl von Vorteilen auf. Da beispielsweise eine relativ kleine Zahl von Teilen für diesen Antriebsmechanismus verwendet wird, haben sich die Herstellungskosten verringert.

Darüberhinaus ist es vorteilhaft, daß die Antriebs-

klinke über ihren gesamten Hub unter zwangsläufiger Steuerung von Nockenflächen steht. Diese Nockenflächen können fast jede Kontur annehmen, so daß die Bewegung der Antriebsklinke 18 nicht auf eine besondere Art der Bewegung, beispielsweise einer

sinusförmigen Bewegung, beschränkt ist. Daher kann tatsächlich jedes Verhältnis von Impuls- zu Intervalzeit eingestellt werden, welches eine raschere Schaltfolge in bezug auf die Zeit ermöglicht (kürzere Impulse), wohingegen die Winkelbewegung des Nockenaufbaues (längere Ruhezeit oder Interval-Zeit) beibehalten wird. Da der gleiche Antriebsmechanismus weiterhin für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden kann, ist es lediglich notwendig, die Antriebsscheibe 28 durch eine andere Antriebsscheibe zu ersetzen, die einen besser passenden Aufbau im Hinblick auf die Wände 34 und 36 aufweist. Da die Bewegung der Antriebsklinke 18 strenger einer Tangentenlinie zu dem Klinkenrad folgt, sind unterschiedliche Wahlmöglichkeiten gegeben, um beispielsweise eine Feder zu bemessen, um auf diese Art und Weise die Antriebs- und Rückkehrklinke, so wie oben beschrieben, gegen die Zahnung vorzuspannen.

Eine abgewandelte Konstruktion zur oben beschrie-

5 benen Ausführungsform, könnte, einen Antriebsnocken

2 8 haben, der im Gegen-Uhrzeigersinn dreht und den Zapfen 3 8 gegen die andere Seite des Schlitzes 46 vorspannt.

Claims

W. 29631/85 20/Hys Patentansprüche TELEFON (040) 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX 212979 KARP D TELEFAX (040) 3809288 28. Mai 1985

1. Zeitsteuerantriebsmechanismus zum Antrieb einer Schalteinrichtung in einer Zeitsteuerungseinrichtung oder dergl., und zwar in schrittweisem Antrieb, bestehend aus einem Zahnteil an der Schalteinrichtung, einem Motor, einem Antriebsnocken, der mit dem Motor zur kontinuierlichen Umdrehung gekoppelt ist, wobei der Antriebskamm einander entgegengerichtete erste>und zweite Nockenflächen aufweist, einer Antriebsklinke, die arbeitsmäßig der Zahnstange zugeordnet ist, einem Nockennachlaufteil, welches an der Antriebsklinke befestigt ist und zwischen der ersten und der zweiten Nockenfläche angeordnet ist, einer Einrichtung, um die Antriebsklinke gegen die Zahnstange nachgiebig vorzuspannen und einer Führungseinrichtung zur Begrenzung der Bewegung der Antriebsklinke auf im wesentlichen lineare, tangentiale Hin- und Herbewegungen in bezug auf die Zahnstange bzw. das Zahnrad.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsnocken eine Scheibe aufweist, in der ein Kanal in der einen Fläche ausgebildet ist, wobei eine erste Wandung des Kanals die erste Nockenfläche und eine zweite Wandung des Kanals die zweite Nockenfläche bildet.

3. Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal einen geschlossenen oder umschlossenen Weg bildet, der das Drehzentrum der Scheibe umgibt.

M-. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der inneren Wandung des Kanals den Antriebshub der Antriebsklinke und die Kontur der äußeren Wandung des Kanals den Rückkehrhub der Antriebsklinke festlegt.

5. Mechanismus nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockennachlaufteil einen Zapfen aufweist, der von der Antriebsklinke in Querrichtung zur Richtung der Hin- und Herbewegung der Antriebsklinke

„ 20 vorsteht.

6. Mechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsklinke mit einem Schwanzabschnitt gebildet ist, der über den Zapfen hinaus vorsteht, wobei der Schwanzabschnitt eine ausreichende Abmessung besitzt, um den Kanal über die gesamte Umdrehung des Antriebselementes zu überspannen.

7.Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsnocken mit einem kreisförmigen Vorsprung ausgebildet ist, der konzentrisch zum Zentrum der Drehung des Antriebsnockens ausgebildet ist, wobei der Mechanismus weiterhin aufweist: eine Antirückkehrklinke, die mit der Zahnspur zusammenwirkt, um eine zu der der Antriebsklinke erteilten Bewegung entgegengesetzte Bewegung zu verhindern, wobei die Anti-Rückkehrklinke mit einer Öffnung ausgebildet ist, die den Vorsprung umgibt,

um diesen zu haltern und eine Einrichtung, um die Anti-Rückkehrklinke gegen die Zahnung nachgiebig vorzuspannen.

8. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung eine Platte aufweist und die Führungseinrichtung aufweist: einen offenen länglichen Schlitz in der Platte und einen Zapfen, der an der Antriebsklinke befestigt ist und durch den Schlitz vorsteht, wobei die Abmessung des Zapfens in Querrichtung zur Hin- und Herbewegungsrichtung der Antriebsklinke·im wesentlichen die gleiche ist wie die Weite des Schlitzes.

9. Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung durch eine Blattfeder gebildet ist.