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Folgetrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Folgetrieb, bei dem
ein die abzunehmende Stellung als Schiebewert führender Stößel an einem quer zur
Verschiebungsrichtung des Stößels verlaufenden und als Indikatororgan dienenden
Hebel angreift. Ziel der Erfindung ist, die Genauigkeit derartiger Folgetriebe zu
erhöhen; und insbesondere eine lineare Beziehung zwischen der Bewegung des Folgegliedes
und der des Stößels herbeizuführen.
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Die Lösung besteht darin, daß das Hebellager das Folgeglied bildet
und zur Durchführung der Folgebewegung in der Verschiebungsrichtung des Stößels
verschiebbar ist, so daß in der Sollstellung der Hebel und der Stößel mit Bezug
aufeinander stets die gleiche Lage einnehmen.
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Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es
zeigt Fig. i eine der Erläuterung dienende Dar-. stellung, Fig. 2 eine Seitenansicht
und zum Teil einen Schnitt des ersten Ausführungsbeispieles, Fig.3 einen Längsschnitt,
Fig. q. einen Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispieles, Fig.5 einen Schnitt
durch ein Kurvenkörpergetriebe zur Erläuterung der Anwendung des Erfindungsgegenstandes
auf Kurvenkörpergetriebe.
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In Fig. i ist i ein Stößel, dessen Stellung durch den Folgetrieb mit
Energie nachzubilden ist. Hierzu ist bei o an gerätefesten Lagerböcken z ein doppelarmiger
Hebel. 3 schwenkbar gelagert. Der rechte Arm des Hebels 3 ist zu einer ebenen Angriffsfläche
3a ausgespart. Durch diese Ebene und den Punkt o verläuft die geometrische, in der
Zeichnung
strichpunktiert dargestellte Mittelachse des Hebels 3. Mittels einer Zugfeder q.
wird der Hebel 3 an der Fläche 311 kraftschlüssig in Anlage gegen den längs verschieblich
geführten Stößel i gehalten. Der Hebel 3 trägt in seinem linken Ende einen Kontakt
A der zwischen zwei justierbaren Gegenkontakten 5 und 6 spielt. Die Halter dieser
Gegenkontakte 5 und 6 sind an einem Schneckenradsegment 7 befestigt, das gleichachsig
mit dem Hebel 3 an den Lagerböcken 2 drehbeweglich gelagert ist. Mit dem Schneckenradsegment
7 steht die Schnecke 8 in Eingriff. Sie sitzt auf der Achse 911 des Wendemotors
g. Dieser ist in Doppelfeldschaltung über die Kontakte 36, 5 und 6 an die
Stromquelle Io angeschlossen, 'so daß er also im einen oder anderen Sinne anläuft,
wenn der Kontakt 3v am Gegenkontakt 5 oder am Gegenkontakt 6 Kontakt macht.
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Wird der Stößel i aus der dargestellten Nullstellung ausgelenkt, so
folgt der Hebel 3 dieser Bewegung und macht bei ; oder 6 Kontakt. Der Motor g läuft
an und führt der Bewegung des Hebels 3 das Schneckenradsegment 7 nach, bis zwischen
den Kontakten 3U, 5 und 6 die in Figur i dargestellte Relativlage besteht. Es wird
also der Schiebewert des Stößels i durch den Motor g und das Schneckenradsegment
7 mit Energie nachgebildet, so daß der jeweilige Drehwert des Schneckenrades 7 oder
der Achse g11 des Motors 9 ein Maß für den Schiebewert des Stößels i gibt. Es kann
demgemäß mit der Welle g11 des Motors g ein Rechengetriebe o. dgl. gekuppelt werden,
um in dieses den Schiebewert des Stößels i einzuführen. Der Teil ? kann als Folgeglied
und der Hebel 3 als Indikatororgan bezeichnet werden. Zur Erklärung der letzteren
Bezeichnung ist zu beachten, daß der Hebel 3 eine Einstellung des Stößels i durch
eine Relativbewegung zum Teil 7 beantwortet und dadurch die genannte Verstellung
des Stößels i anzeigt bzw. einen entsprechenden Schaltvorgang bei 5 bzw. 6 herbeiführt
und die Folgebewegung des Folgegliedes 7 veranlaßt. Naturgemäß könnte der Motor
g auch durch einen Handantrieb ersetzt und auf dem Teil 7 eine Nullmarke angebracht
werden. In diesem Falle hätte der Bedienungsmann durch Betätigung der Handkurbel
dafür zu sorgen, daß die genannte Nullmarke jeweils mit der Spitze des Hebels 3
in Deckung gehalten wird. Der Ausdruck Indikatororgan erfaßt also sowohl den Fall,
daß der Hebel 3 als Schaltglied als auch den Fall, daß er als Anzeigeorgan dient.
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Die in Fig. i dargestellte, beim derzeitigen Stand der Technik hinsichtlich
des allgemeinen Aufbaus als naheliegend anzusehende Ausführung hat folgenden grundsätzlichen
Nachteil. Es sei der geometrische Berührungspunkt oder die geometrische Berührungslinie
zwischen der Fläche 311 und dem Stößel r in der dargestellten Nullstellung mit A
bezeichnet. Wird infolge einer Verschiebung des Stößels r der Hebel 3 z. B. so ausgelenkt,
daß seine geometrische Achse die dargestellte ausgelenkte Lage annimmt, so hat der
geometrische Berührungspunkt zwischen dem Stößel i und dem Hebel 3 die eingezeichnete
Lage A`. Aus Fig. i geht hervor, daß die Länge OA kleiner ist als die Länge OA'.
Es ändert sich also mit einer Auslenkung des Stößels i aus der Nullstellung das
Hebelverhältnis mit der Folge, daß zwischen dem Schiebewert des Stößels i und dem
ihn nachbildenden Drehwert des Folgegliedes 7 bzw. des Motors g keine lineare Beziehung
besteht. Das wirkt sich in allen Fällen, in denen sehr große Genauigkeiten (z. B.
von o,oI mm) verlangt werden, insbesondere bei Kurvenkörpergetrieben sehr nachteilig
aus.
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Der erwähnte Nachteil wird durch die erfindungsgemäße Lösung, die
auch noch aus anderen Gründen von Vorteil ist, beseitigt.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. z ist r i der die abzunehmende
Stellung als Schiebewert führende Stößel. Er greift mit einem Zapfen 11a in das
als Kulisse ausgebildete Ende eines an dem Teil r2 gelagerten Hebels 13 formschlüssig
ein. Der Teil 12 sei, da an ihm der Hebel 13 gelagert ist, im folgenden als Lagerstein
bezeichnet. Er ist auf einer drehbar, aber nicht längs verschiebbar an den gerätefesten
Wänden 14 und 15 gelagerten Spindel 16 geführt. An den Wänden 14 und- 15 sind weiterhin
noch die Spindeln 17 und 18 drehbeweglich gelagert. Auf diesen ist ein Halter ig
für zwei Kontakte 2o und 21 geführt. Zwischen den Kontakten 2o und 21 spielt der
am einen Ende des Hebels 13 befestigte -Kontakt 1311. Die drei Spindeln 16, 17 und
18 sind über Schneckenradgetriebe 22, 23 und 2.4 mit der Welle 25a eines Wendemotors
25 gekuppelt. Dieser liegt über die Kontakte r311, 20, 21 in Doppelfeldschaltung
an der Stromquelle 26. Er läuft also im einen oder anderen Sinne ; an, je nachdem
der Kontakt i311 bei 20 oder 2r Kontakt macht.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bewegt sich beispielsweise der Stößel
i i aus der dargestellten Stellung nach oben, so wird der Hebel 13 ausgelenkt und
macht bei 21 Kontakt. Der Motor 25 läuft an und führt über die Spindel 16
den Lagerstein 12 und über die Spindel 17 und 18 den Halter ig der Bewegung des
Stößels i i nach. Diese Folgebewegung findet ihr Ende, sobald durch sie der Hebel
13 wieder die dargestellte Relativstellung
bezüglich der Kontakte
20 und 21 erlangt hat. In der Sollstellung schließen der Stößel II und der Hebel
13 miteinander stets den gleichen Winkel ein (im Ausführungsbeispiel einen rechten
Winkel). Demgemäß ist auch, da die Bewegungsbahn des Lagersteines 12 parallel zur
Bahn des Stößels i i verläuft, der. Abstand des Angriffspunktes des Stößels i i-
von der geometrischen Schwenkachse o des Hebels 13 in der Sollstellung stets der
gleiche. Es wird also der Schiebewert des Stößels II durch den Hebel i3,- den Stein
12 und die mit ihm gekuppelten Teile linear nachgebildet. Er kann von dem Stein
12 als Schiebewert oder von der Spindel 16 oder der Welle 2511 als Drehwert abgenommen
werden. Im einfachsten Falle wird die Welle des Motors 25 mit demjenigen Teil gekuppelt,
dem der Schiebewert des Stößels i i mit Energie und gegebenenfalls übersetzt zuzuführen
ist.
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Dem in Fig. 2 dargestellten formschlüssigen Eingriff zwischen dem
Hebel 13 und dem Stößel i i wird im allgemeinen ein kraftschlüssiger Eingriff, wie
in Fig. i gezeigt, vorzuziehen sein.
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Die Bewegung des Stößels i i ist infolge der verschiedenen Länge der
Hebelarme des Hebels 13 am Schaltort, d. h. am Ort der Kontakte 13a, 2o und 21,
übersetzt: Das Maß dieser Übersetzung kann, entsprechend der gewünschten
Genauigkeit gewählt werden. Es besteht die Möglichkeit, eine Vereinfachung und Verkleinerung
der Bauart dadurch herbeizuführen, daß der Lagerstein 12 zugleich als Kontakthalter
ausgebildet wird, d. h. daß der Teil 12 und der Teil i9 zu einem Teil vereinigt
werden. Eine derartige Ausführung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
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In Fig. 3 und 4 ist 31 der Stößel, dessen Schiebewert durch ein Folgeglied
mit Energie nachzubilden ist. Der Stößel 3r ist in Buchsen 32 und 33 geführt, die
ihrerseits an den Wänden 34 und 35 des Geräterahmens befestigt sind. Dem Hebel 13
der Fig. 2 entspricht hier der Hebel 36. Er ist an einer mit dem Lagerstück
37 verbundenen Achse 37a gelagert. Das Lagerstück 37 ist auf zwei Spindeln 38 und
39 geführt, die drehbeweglich, aber nicht längs verschieblich an den Wänden 34 und
35 gelagert und über die auf ihnen befestigten Stirnräder 40 und 41 und das an der
Wand 35 gelagerte Zwischenrad 42 miteinander gekuppelt -sind. Die Spindel 38 ist
über die Kegelräder 43 mit einer Welle 44 gekuppelt, die ihrerseits mit der -Welle
eines Wendemotors gekuppelt oder identisch sein kann.
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Der Stößel 31 besitzt einen Flansch 31a. Gegen diesen wird der zum
Hebel 36 gehörende Rundbolzen 36a kraftschlüssig in Eingriff gehalten, und zwar
mittels einer Feder 45, die am Lagerstück 37 befestigt ist und mit ihrem anderen
Ende mit einer hakenförmigen Umbiegung unter den Hebel 36
greift. Der Stößel
31 kann an sich mit einem beliebigen Organ, z. B. formschlüssig oder kraftschlüssig,
in Eingriff stehen. Im Ausführungsbeispiel ist eine kraftschlüssige Verbindung angenommen.
Hierzu ist in einer Aussparung des Stößels 31 eine Rückholfeder 46 angeordnet, die
sich einerseits gegen den Stößel und andererseits gegen den Kopf eines von der Buchse
33 gehaltenen Bolzens 47 abstützt. Es kann beispielsweise mittels der Feder 46 der
Stößel 31 mit seinem Kopf 31b in Anlage gegen den Rand einer Kurvenscheibe oder
gegen einen Kurvenkörper gehalten werden. Der Stößel ist aus dem unten noch näher
erörterten Grunde in den Buchsen 32 und 33 nicht nur längs verschieblich, sondern
auch leicht drehbeweglich gelagert. Indes wird durch eine Drehbewegung der Eingriff
zwischen dem Flansch 3 ia- und dem Bolzen 36 nicht unterbrochen, da der Flansch
3 ia sich über 36o ° erstreckt. In der Nähe seines oberen-Endes ist der Stößel 31
bei 31c rundverzahnt und mit einem Ritze148 gekuppelt, über das eine im übrigen
nicht dargestellte Anzeigevorrichtung zur ungefähren Angabe der durch den Schiebewert
des Stößels 31 dargestellten Größe angetrieben werden kann. Infolge der Rundverzahnung
bleibt auch hier bei einer Drehung des Stößels 31 der Eingriff aufrechterhalten.
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Der Hebel 36, der, wie Fig.4 zeigt, als U-förmiger Bügel ausgebildet
ist und das Lagerstück 37 umgreift, trägt an seinem einen Ende eine von den übrigen
Teilen isolierte Kontaktzunge 36b; sie spielt zwischen zwei am Teil 37 gehalterten,
vorzugsweise justierbaren Gegenkontakten 49 und 5o. Über die Kontakte 36b, 49 und
5o kann wieder ein mit der Welle 44 gekuppelter Wendemotor in Doppelfeldschaltung
o. dgl. an eine Stromquelle angeschlossen sein.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bei einer Verschiebung des Stößels
31 aus der dargestellten Stellung wird der Hebel 36 um die Achse 37a ausgelenkt.
Er macht bei 49 oder So Kontakt und schaltet demgemäß den Wendemotor im einen oder
anderen Drehsinne ein. Das Lagerstück 37 wird über die Spindel 38 und 39 angetrieben.
Es folgt mit dem Hebel 36 der Bewegung des Stößels 31, und zwar so lange,
bis der Kontakt zwischen 36b und dem Gegenkontakt 49 oder 5o unterbrochen- ist,
d. h. bis also die Teile 37 und 36 ,wieder die normale Relativstellung bezüglich
des Stößels 31 eingenommen haben. Der Schiebewert des Stößels 31 kann mit Energie
von dem Wendemotor oder einem
der mit ihm gekuppelten Teile abgenommen
werden, gegebenenfalls auch der Bewegung nach stark übersetzt. Es wurde schon oben
erklärt, daß zwischen der Einstellung des Stößels und der Einstellung des Folgegliedes
und der mit diesem gekuppelten Teile eine lineare Beziehung besteht.
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An der Ausführung nach Fig. 3 und 4 ist noch bemerkenswert die Leitungszuführung
zur Schaltvorrichtung 36U, 49, 5o. Das hierzu dienende Leitungskabel 51 ist durch
ein Röhrchen 52 hindurchgeführt, das an dem Hebel 36 befestigt ist und dessen eine
Mündung 522'
sich in der Nähe der Achse 37a befindet. Zum Gewichtsausgleich
des Hebels 36 bezüglich der Achse 37a dient ein an der rechten Hälfte des Hebels
befestigtes Gewicht 53, an dem noch ein Justiergewicht 54 in Gestalt einer Schraube
angebracht ist. Mit Hilfe dieser Justierschraube 54 kann der Hebel 36 bezüglich
der Achse 38 genau ausbalanziert werden. .
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Der erfindungsgemäße Folgetrieb ist insbesondere zur Verwendung bei
Kurvenkörpergetrieben bestimmt. Diese dienen bekanntlich dazu, Funktionen von der
Form z = f (x, y) darzustellen, d. h. das Getriebe liefert in. Abhängigkeit
von den beiden Einstellwerten x und y den Wert z.
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Fig. 5 veranschaulicht ein derartiges Getriebe. Es enthält als wesentlichen
Teil einen Kurvenkörper 6o, dessen Oberfläche gemäß der Funktion z = f
(x, y) gebildet ist. Der Kurvenkörper 6o ist auf einer Achse 61 drehbeweglich
gelagert. Diese Bewegung wird über eine Achse 62, eine Zahnwalze 63 und ein mit
dieser in Eingriff stehendes und mit dem Kurvenkörper 6o verbundenes Stirnrad 64
eingeführt. Die Achse 61 ist längs verschieblich geführt und bei Eia als Zahnstange
ausgebildet. Über diesen Teil 61, und das Ritzel 65 steht sie in Eingriff mit einer
Achse 66.
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Es möge beispielsweise über die Achse 66 der jeweilige Wert von x
und über die Achse 62 der jeweilige Wert von y eingeführt werden. Dann wird der
kraftschlüssig in Anlage gegen die Oberfläche des Kurvenkörpers 6o gehaltene Stößel
67 gemäß dem den Werten der Argumente x und y .entsprechenden Wert z eingestellt,
d. h. der Stößel 67 führt den Wert z als Schiebewert. Bei Anwendung der Erfindung
auf Kurvenkörpergetriebe der in Fig. 5 dargestellten oder ähnlicher Art wird der
erfindungsgemäße Folgetrieb mit dem Kurvenkörpergetriebe derart vereinigt, daß der
Stößel des Folgetriebes, also bei Anwendung der Ausführung nach Fig. 2 der Stößel
i i bzw. bei Anwendung der Ausführung nach Fig. 3 und 4 der Stößel 31 an die Stelle
des Stößels 67 der Fig. 5 tritt. In diesem Falle kann mittels des Wendem0tOrs 25
oder des nicht dargestellten W endeinotors der Ausführung nach Fig. 3 und 4 der
vom Kurvenkörper 6o abgegriffene Wert z laufend und selbsttätig in ein weiteres
Rechengetriebe o. dgl. eingeführt werden.
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Aus Fig. 5 läßt sich auch der Grund dafür entnehmen, daß der Stößel
31 leicht drehbeweglich gelagert ist. Bei der Bewegung des Kurvenkörpers
6o über den Stößel 67 hinweg wird der Kopf des Stößels die Oberfläche des Kurvenkörpers
6o nicht stets in einem Punkt berühren, der auf der geometrischen Achse des Stößels
liegt, d. h. es wird der Berührungspunkt zwischen dem Stößel und dem Kurvenkörper
6o häufig etwas exzentrisch zur geometrischen Achse des Stößels liegen mit der Folge,
daß bei der Einstellung des Kurvenkörpers 6o von diesem auf den Stößel 67 ein Drehmoment
um dessen geometrische Achse ausgeübt wird. Damit der Stößel diesem Drehmoment im
Interesse: der Leichtgängigkeit und der Verhinderung einer zu schnellen Abnutzung
des Getriebes nachgeben kann, ist er, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, drehbeweglich
gelagert.
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Wie schon oben erwähnt, läßt sich der Wendemotor auch durch einen
Handantrieb ersetzen. In diesem Fall könnte über die Schaltvorrichtung 13a, 20 und
21 bzw. 36a, 49, 50 ein Schauzeichen geschaltet werden, nach dem der Bedienungsmann
die Bedienung vornimmt.
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Bei Handbedienung läßt sich die Schaltvorrichtung auch durch andere
Mittel ersetzen, z. B. könnte man mit Bezug auf die Ausführung nach Fig. 2 hinter
dem Hebel 13 eine Fläche mit einer Schar unter sich paralleler Linien anordnen,
die zur Nullstellung des He- 1 bels 13 parallel verlaufen. Mittels dieser
Linienschar läßt sich durch Beobachtung eine Auslenkung des Hebels 13 feststellen.
Durch Betätigung .der Spindel 16 hätte der Bedienungsmann lediglich dafür zu sorgen,
daß der Hebel 13 stets parallel zu der hinter ihm befindlichen Schar paralleler
Linien bleibt. In aller Regel wird indes ein selbsttätiger Antrieb vozuziehen sein.
Für die Schaltvorrichtung des Wendemotors können naturgemäß ii außer den dargestellten
Kontaktschaltvorrichtungen auch andere, insbesondere stetig arbeitende Schaltvorrichtungen
Anwendung finden.