DE9001498U1 - Modell zur Demonstration von Bewegungen - Google Patents

Description

90.004 GM
LEYBOLD DIDACTIC GMBH

Modell zur Demonstration von Bewegungen

Die Erfindung besiegt sich =m£ ein Modell zur Demonstration einodc-r mehrdimensionaler i>ewc~ :.ngen, welches rür jede de~ versuchsspe"ifischen Dimensionen e' -3 Stange, einen entlang der Ftange verfahr' ~ren Schlitten sowie einen Antriebsmotor aufweist.

Modelle dieser Art werden im naturwissenschaftlich-technischen Unterricht eingesetzt. Sie dienen vornehmlich der Demonstration von Bewegungsabläufen, die mit Hilfe von programmierbaren Steuerungen ausgeführt werden.

Bei vorbekannten Modellen sind Spindelantriebe vorgesehen, d. h. daß der Schlitten entlang einer als Spindel ausgebildeten Stange verfahrbar ist. Spindelantriebe sind technisch relativ aufwendig und deshalb kostspielig. Weiterhin ist es bekannt, Seilzüge zu verwenden. Diese müssen zur Erzielung exakter Bewegungsabläufe relativ straff gespannt sein. Der Antrieb dieser Seilzüge erfolgt mit Hilfe von mehrfach umwickelten Achsen. Wegen des Wanderns des straffen Seiles auf der Achse kann es bei langen Verfahrwegen zu Funktionsstörungen kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modell der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das technisch einfach aufgebaut ist und das im Unterricht vielseitig sowie störungsfrei cinsctzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Antriebsmotor jeweils aut dem zugehörigen Schütten angeordnet

ist und daß sich der Schlitten über Laufräder und einem vom Motor angetriebenen Reibrad auf der Stange abstützt. Infolge der Verwendung eines Reibrades als Antriebselement für den Schlitten kann ein Spindelantrieb und damit die Ausbildung der den Schlitten führenden Stange als Spindel entfallen. Insbesondere können handelsübliche Stativstangen verwendet werden. Daraus ergibt sich oin weiterer erheblicher Vorteil, welcher darin besteht, daß der Versuchsaufbau nicht durch Seilzüge oder Spindeln in Bezug auf seine Länge begrenzt ist. Die Vielfalt der Demonstrationsmöglichkeiten ist dadurch wesentlich erhöht. Mit HxJife des erfindungsgemäßen Modells können beispielsweise Laufkatzen, Fahrstühle (eindimensionale Bewegungen), xy-Schreiber, Styroporschneider, Laufkatzen mit Hubeinrichtungen (zweidimensionale Bewegungsabläufe) sowie Portalroboter und Fräsmaschinen (dreidimensionale Bewegungsabläufe) demonstriert werden.

Zweckmäßig ist parallel zur Tragstange, auf der sich der Schlitten abstützt, eine weitere Stange vorgesehen, welche eine Führungsfunktion für den Schlitten hat. Ein Verdrehen des Schlittens auf der Tragstange wird dadurch verhindert.

Der Schlitten selbst ist vorteilhafterweise mit mindestens einer Aufnahme zur Befestigung weiterer Bauteile ausgerüstet. Diese Bauteile können beispielsweise Symbole sein, die des jeweils zu demonstrierende Gerät charakterisieren. Bei einer xy-Zeichenmaschine kann der notwendige Schreibstift darin gehaltert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Aufnahmen vorgesehen sind, welche so ausgebildet sind daß weitere Stativstangen damit am Schlitten befestigt werden können. Diese sich zweckmäßig senkrecht zur Tragstange des Schlittens erstreckenden Stangen können mit einem zweiten Schlitten versehen werden. Die Erfindung ermöglicht deshalb den Aufbau von ein- oder mehrdimensionalen V' r f ahrrnodellen aus relativ einfachen Modulen. Der Aufbau eines dreidimensionalen Verf ahrrnode 1. .1 r, kann beispielsweise in einfacher Weise nit in den Aufnahmen eines &Ggr;_&Iacgr;':&eegr;1 i t ccn:. be Test i -jt^n '.Jtnngen erfolgen, welche eine 90°-Biegung aufweisen.

Wei.tor?¹ Vorteil.^ und Ei.nze Inej ten dcj: ErJ: i ndung so I. Lon anhand /on in don Figuren L bis 4 dargestellten /·■ : .,führungsbeispielcn erl iutert worden. E:; zeigen

- Figur 1 Einzelheiten des Schlittens und

- Figuren 2 bis 4 den Aufbau von verschiedenen Verfahrmodellen
aus den erfindungsgemäßen Modulen.

In Figur 1 ist der Schlitten generell mit 1 bezeichnet. Er umfaßt ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 2 mit zueinander parallelen Längsöffnungen 3 und 4, durch die hindurch sich die Tragstange 5 und die Führungsstange 6 erstrecken.

Der Schlitten 1 stützt sich auf der Tragstange 5 über doppelkegelförmige Lauf räder 7, 8 und das Reibrad 9 ab. Das Reibrad 9 ist in dem Bereich, mit dem es die Tragstange 5 berührt, mit einem Gummiring 11 ausgerüstet. Die Lauf räder 7, 8 und das Reibrad 9 sind jeweils in der Wandung des Gehäuses 2 gelagert. Für die Führungsstange 6 sind gesonderte Rollen oder Räder nicht erforderlich. Es reicht aus, wenn die Teile des Schlittens 1, welche die Führungsstange 6 berühren, aus Kunststoff bestehen.

Die Achse 12 des Reibrades 9 steht in im einzelnen nicht näher dargestellter Weise mit der Antriebswelle des Motors 13 in Verbindung. Die Verbindung ist so gewählt, daß der Motor 13 von sainem Träger 14 abgenommen werden kann. Dazu ist der Motor 13 ri^!: einer Lasche 15 versehen, mit der er auf seinem Träger 14 lösbar befestigt ist (Rändelschraube 16). Diesen Maßnahmen haben den Vorteil, daß verschiedene Antriebsmotoren angeflanscht werden können, z. B. ein Gleichstrommotor, ein Schrittmotor oder dgl.

Der Träger 14 des Motors 13 ist derart federnd gelagert_r daß das Reibrad 9 gegen die Tragstange 5 gepreßt wird. Toleranzen und Unebenheiten der Tragstangen 5 können dadurch ausgeglichen werden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiei ist der Träger 14 des Motors 13 ein teilweise ausgestanzter Abschnitt der Wandung des

Gehäuses 2. Dieser Abschnitt ist über ein Scharnier 17 mit dem übrigen Teil des Gehäuses 2 verbunden. Das Scharnier 17 wird zweckmäßig von einem schmalen Steg der Gehäusewandung selbst gebildet. Zur Erzeugung der Anpreßkraft dient die Druckfeder 18. Über die Schraube 19 steht der Träger 14 mit Bauteilen in Verbindung, welche sicherstellen, daß der Träger 14 nicht aus dem Pereich seiner collagen herausgebogen wird.

Mit der Welle des Laufrades 7 ist ein Speichenrad 21 verbunden. Den Speichen dieses Rades 21 ist eine Lichtschranke 23 zugeordnet. Das Speichenrad 21 und die Lichtschranke 23 erlauben in an sich bekannter Weise eine inkrementale Wegmessung.

Zur Begrenzung der Bewegung des Schlittens 1 auf den Stangen 5, 6 können Endschalter 24 verwendet werden. Diese werden zweckmäßig mit Hilfe von Clips 25 auf einer der Stativstangen 5, 6 befestigt.

Der Schlitten 1 ist mit zwei Aufnahmen 26, 27 ausgerüstet, mit deren Hilfe weitere Bauteile am Schlitten 1 befestigt werden können, im Fall eines xy-Schreibers z. B. der Schreibstift. Zweckmäßig sind diese Aufnahmen 26, 27 so ausgebildet, daß auch ein weiteres Paar Stativstangen 28, 29 (gestrichelt dargestellt) befestigt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Rändelschrauben 31, von denen nur eine dargestellt ist. Die Aufnahmen 26, 27 sind derart ausgebildet und ihr Abstand ist derart gewählt, daß die Stangen 28, 29 als Trag- bzw. Führungsstange für einen weiteren Schlitten, der sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des dargestellten Schlittens (Doppelpfeil 32) bewegt, verwendet werden können. Diese Maßnahmen erlauben den gewünschten modularen Aufbau ein- und mehrdimensionaler Verfahrmodelle.

Figur 2 zeigt ein eindimensionales Verfahrmodell der erfindungsgemäßen Art. Die beiden Stativstangen 5 und 6 stützen sich über Endstücke 33 auf ihrer Unterlage ab. Durch die Endstücke ist die notwendige Parallelität der Stativstangen 5, 5 und die Bodenfreiheit des Schlittens 1 sichergestellt.

Figur ',. zeigt noch schematisch die Steuereinheit 34, mit der der Motor 1.3 und die T,iciitr;chranke 23 über die Leii';n<fr:n Tj, 16 verbunden sind. Damit die Zuleitungen 35, 36 (eventuell auch die weiteren Zuleitungen zu Endlagenschaltern) den Bewegungsablauf nicht stören, ist ein Galgen 37 vorgesehen.

Figur 3 zeigt ein zweidimensionales Verfahrmodell. Am vorderen Schlitten 1 ist ein weiteres Stangenpaar 28, 29 befestigt, das sich senkrecht zu den Stangen 5, 6 erstreckt und zweckmäßig mit diesen in einer Ebene liegt. Über ein mit einer Rolle 38 versehenes Endstück 39 stützt sich das Stangenpaar 28, 29 auf der Unterlage ab. Auf dem Stangenpaar 28, 29 ist ein weiterer Schlitten 1 verfahrbar. Der Bewegungsablauf von zweidimensional sich bewegenden Geräten, beispielsweise ein xy-Schreiber, kann mit diesem Modell demonstriert werden.

Es besteht die Möglichkeit, beim Modell nach Figur 2 auf die Führungsstange 6 zu verzichten. Dia korrekte Lage des vorderen Schlittens 1 ist dadurch gesichert, daß sich das Endstück 39 über die Rolle 38 auf seine" Unterlage abstützt.

Figur 4 zeigt schließlich ein dreidimensionales Verfahrmodell. Es ist dadurch hergestellt worden, daß in die Aufnahmen des auf dem Stangenpaar 28, 29 verfahrbaren Schlittens 1 ein weiteres Stangenpaar 41, 42 befestigt ist. Die Stangen dieses Stangenpaares weisen eine 90"-Biegung auf, so daß sie sich senkrecht zur Ebene der Stangen 5, 6, 28, 29 erstrecken. Ein weiterer Schlitten 1 ist auf dem Stangenpaar 41, 42 verfahrbar.

Die n\ _t der 90°-Biegung ausgerüsteten Stangen 41, 42 können auch unmittelbar am Schlitten 1 in Figur 2 befestigt werden. Dadurch entsteht ein zweidimensionales Verfahrmodell, mit dessen Hilfe beispielsweise die Bewegungsabläufe einer Laufkatze mit einer Hubeinrichtung demonstriert werden können.

Claims (16)

ANSPRÜCHE

1. Modell zur Demonstration <_;.n- >dcr rnc/nrdimcnsionalei
Bewegungen, welches für jede dei versuchsspez i Lj.
Dimensionen eine Stange, einen entlang der Stange vcrfahrbaren Schlitten sowie einen Antriebsmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (13) jeweils auf dem zugehörigen Schlitten (1) angeordnet ist und daß sich der Schlitten über Lauf räder (7, 8) und einem vom Motor angetriebenen Reibrad (9) auf der Stange (5) abstützt.

2. Modell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Tragstange (5), auf der sich der Schlitten (1) abstützt, eine Furirungsstange (6) vorgesehen ist.

3. Modell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (1) mit mindestens einer Aufnahme (26, 27) zur Befestigung weiterer Bauteile ausgerüstet ist.

4. Modell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (26, 27) so ausgebildet ist, daß eine weitere, sich senkrecht zur Tragstange (5) erstreckende stange (28, 29) am Schlitten (1) befestigbar ist.

5. Modell nach Anspruch 2 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß am Schlitten (1) zwei Aufnahmen (28, 29) vorgesehen sind, die der Befestigung von zwei .'t^ceren Stangen (2u, 29) dienen, welche in der Ebene der Tragstange (5) und der Führungsstange (6) liegen.

6. Modell nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schlitten (1) befestigte(n) weitere(n) Stange(n) (28, 29) eine 90°-Biegung aufweist bzw. aurweisen.

7. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (5, 6, 28, 29, 41, 42) handelsübliche Stativstangen sind.

8. Modell nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß den freien Enden der Stangen Endstücke 133) zugeordnet sind.

9. Modell nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (39) von gemeinsam mit einem Schlitten (1) verschiebbaren Stangen (28, 29) mit einer Rolle (38) ausgerüstet ist.

10. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Stangen mit Endschaltern (24) ausgerüstet sind, die mit Hilfe eines Clips (25) auf der bzw. den Stangen befestigt sind.

11. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (21, 23) zur inkrementalen Wegmessung vorgesehen sind.

12. Modell nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speichenrad (21) auf der Welle eines Laufrades (7) angeordnet ist und daß dem Speichenrad eine Lichtschranke (23) zugeordnet ist.

13. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge /.ennzoiehnet, daß der Antriebsmotor (13) lösbar am Schlitten (1) befestigbar ist.

14. Modell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (13) mit seinem Reibrad (9) auf einem federnden Träger (14) befestigt ist.

15. Modell nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet; daß der Schlitten (1) ein Gehäuse (2) aufweist und daß ein Oe' \seabschnitt, der über ein Scharnier (17) mit dem übrigen Teil des Gehäuses verbunden ist, den Motorträger (14) bildet.

16. Modell nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Scharnier (17; von tönern schmalen Steg der Gehäusawanäung selbt gebildet wird.