DE971296C - Steuerbares Dualstufengetriebe - Google Patents

Description

• Steuerbares Dualstufengetriebe Gegenstand der Erfindung ist ein Stufengetriebe, welches im wesentlichen aus einer Hintereinanderschaltung von Differentialgetrieben besteht. Es ist so gebaut, daB die Umschaltung von einer Vbersetzungsstufe auf die andere wâhrend des Laufens erfolgen kann. Die einzelnen Übersetzungsstufen entsprechen dabei einer Reihe von Dualzahlen, d. h. einer Summe von 2er-Potenzen, welche an KupplungsauslSsehebeln (ro ... 13 in Fig. i) eingestellt werden. Das Getriebe eignet sich in erster Linie für die Steuerung einer Drehbewegung als Funktion einer gegebenen Zahlenfolge. Als Anwendungsgebiete kommen daher beispielsweise in Frage: Verwendung in Kurvenzeichnern für Rechenmaschinen, Verwendung als Integrationsgetriebe in Differentialanalysatoren und âhnlichen Gerâten, Steuerung von Schlitten usw., in Werkzeugmaschinen u. dgl.
• Fig. i zeigt das Schema eines Ausführungsbeispiels im Schnitt. i stellt den Haupteingang bzw. Antrieb, 2 den Hauptausgang bzw. Abtrieb dar. Die eigentlichen Getriebeteile laufen auf einer festen Achse 3 und bestehen aus mehreren (im Beispiel drei) hintereinandergeschalteten Differentialgetrieben q., 5, 6. Die Differentialgetriebe dienen in bekannter Weise der Summierung der Drehbewegungen zweier Eingânge, welche den beiden âuBeren Kegelrâdern entsprechen. Die Umlaufrâder sind mit dem Ausgang verbunden, dessers Drehwinkel stets dem arithmetischen Mittel, also der halben Summe der Drehbewegungen der beiden Eingânge entspricht WI, 5.1, 6.1), dementsprechend weist jedes der Differentialgetriebe q., 5, 6 einen rechten Eingang, einen linken Eingang und einen Ausgang auf. Die Getriebe sind nun so geschaltet, daB der eine, im Beispiel der linke Eingang (q..2, 5.2, 6.2) mit dem Haupteingang i gekuppelt werden kann, wâhrend der andere Eingang, im Beispiel der rechte, mit dem Ausgang des vorhergehenden (rechts benachbarten) Differentialgetriebes verbunden ist. Beim ersten (am weitesten rechts liegenden) Differentialgetriebe kann auch der zweite (rechte) Eingang 4.1 mit dem Haupteingang 1 gekuppelt werden. Der letzte Ausgang 6.3 ist über Stirnrâder 30, 29 mit dem 'Jbersetzungsverhâltnis 2 : 1 mit dem Hauptausgang 2 verbunden. Ferner kann der Haupteingang 1 über die Kupplung 84 direkt mit dem Hauptausgang 2 verbunden werden. Die Verbindung der Eingânge 4-1, 4.2, 5-2 6.2 mit dem Haupteingang x erfolgt über Stirnrâder 2o . . . 28 und Kupplungen 8o ... 83; dabei werden die Eingânge 4.1, 4.2, 5.2 gegenlâufig und der Eingang 6.2 gleichlâufig (über ein Zwischenrad 27) mit den auf der Hauptachse 1 laufenden Kupplungsrâdern 2o, 22, 24, 26 verbunden. Das 'Jbersetzungsverhâltnis zum Antrieb des ersten Eingangs 4.1 ist dabei gleich der Hâlfte dem der anderen Eingânge. Im Verhâltnis zum Haupteingang 1 hat man also folgende Vbersetzungsverhâltnisse der Eingânge der einzelnen Antriebe Die Kupplungsrâder 2o, 22, 24, 26 sind entweder gesperrt oder mit dem Haupteingang 1 verbunden. Bezeichnet man mit Ko, Kl, K2, K3 die Kupplungswerte für diese nier Kupplungen, welchë je gleich o bzw. gleich 1 sein künnen, so ergeben sich die Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Teile V4.1 ... Vs., und des Hauptausgangs y als Funktion des Haupteingangs x nach folgenden Formeln: FaBt man die Werte Ko . . . K3 als Ziffern einer ganzen vierstelligen, in Supplementform geschriebenen Dualzahl K auf, so gilt Den einzelnen Belegungskombinationen von K3 ... Ko mit den Dualziffern 0 und L entsprechen dann folgende Übersetzungsverhâltnisse Hinzu kommt die direkte Verbindung des Haupteingangs mit dem Hauptausgang im Verhâltnis 1 : 1 (über Kupplung 84).
• Die Kupplungen sind einfache mechanische Einumdrehungskupplungen.
• Fig.2 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform, Fig.2a zeigt die Konstruktion, Fig.2b die schematische Darstellung, wie sie in Fig. 1 benutzt ist. Eine dauernd umlaufende Nockenscheibe 31 mit einem Nocken 33 steht über einem Zahn 39 ira Eingriff mit einem Kupplungshebel 35, welcher in einem Zapfen 34 an dem angetriebenen Rad 3a befestigt ist. Der Kupplungshebel 35 wird durch eine Feder 36 gegen die Nockenscheibe 31 gedrückt. Der Kupplungshebel 35 hat jedoch an seinem anderen Ende noch eine zweite Nase 40, welche über eine Nase 41 mit dem Rasthebel 42 im Eingriff steht. Dieser steht normalerweise so, daB die einzelne Scheibe 31 und der Kupplungshebe135 nicht miteinander im Eingriff stehen. Der Rasthebe142 kann jedoch beispielsweise durch einen Magneten 43 in ëine solche Lage versetzt werden, daB der Kupplungshebe135 freigegeben wird und dûrch die Feder 36 eingekuppelt wird. Sobald der Nocken 3g bei semer dauernden Umdrehung die Nase 39 erreicht, wird über den Kupplungshebel das Rad mitgenommen, und zwar um mindestens ëine bzw. um das gante Vielfache einer vollen Umdrehung. Sobald der Rasthebe142 wieder seine Ruhestellung einnimmt, schaltet sich die Kupplung selbsttâtig ans, und die Scheibe 32 ist verriegelt. Die Hebel 37 ... 38 dienen der Verhinderung unbeabsichtigterBewegungen des Rades 32. An Stelle des Kupplungsmagneten kônnen selbstverstândlich auch rein mechanische Glieder treten. In Fig. i sind diese durch einfache Kreise 1o ... 13 angedeutet.
• Um einen gewissen Ausgleich für das diskontinuierliche Schalten zu geben, ist das Zahnrad 29 federnd mit dem Schwungrad 2' verbunden, welches direkt mit dem Hauptausgang 2 verbunden ist. - Fig. 3 zeigt eixï Anwendungsbeispiel des beschriebenen Getriebes. Auf einer TrommelSo, auf welche ein Papier aufgespannt werden kann, soli mit einem Schreibstift 54 eine Kurve gezeichnet werden. Es wird nun sowohl die Drehung der Trommel als auch die Bewegung des Schreibstiftes durch je ein Getriëbe 6o bzw. 61 angetrieben. Das Getriebe 6o hat einen Eingang 62 a, einen Ausgang 63 und Steuerungsmagneten 65 ... 68. Der Ausgang 63 wirkt über ein Schneckengetriebe 53, 52 aüf die Trommel 5o. Das Getriebe 61 hat einen Eingang 62 b, einen Ausgang 64 und Steuerungsmagneten 69 ... 72. Der Ausgang 64 wirkt über ein Gewindegetriebe 56, 55 auf den Schreibstift 54.
• Treibt man nun beide Eingânge 62 a und- 62 b mit konstanter Geschwindigkeit an, so kann durch Schalten der Steuerungsmagneten an den beiden Getrieben innerhalb gewisser, durch die Abstufung der Getriebe gegebener Grenzen jede Kurve gezeichnet werden. Schaltet man z. B. am Getriebe 61 konstant das gleiche Übersetzungsverhâltnis ein, so macht der Schreibstift eine gleichfôrmige Bewegung, z. B. von links nach rechts. Stellt man nun an den Steuerungsmagneten 65 ... 68 des Getriebes 6o die Differenz der aufeinanderfolgenden Werte einer zahlenmâBig gegebenen Funktion ein, so wird diese auf dem auf der Walze 50 aufgespannten Papier aufgezeichnet. Bei Steuerungen beider Getriebe kônnen auch geschlossene Kurven (mit Hin- und Rücklauf des Schreibstiftes 54) gezeichnet werden.
• Die Steuerung der Magneten 65 ... 72 kann dabei durch Lochstreifen oder âhnliche Elemente oder auch durch Rechenmaschinen erfolgen, in welchen die Funktionswerte errechnet werden. Dies gehôrt jedoch nicht mehr zur Matérie dieser Erfindung.
• In âhnlicher Weise ist die Steuerung von Werkzeughaltern, Schlitten und Werkstücken bei Werkzeugmaschinen môglich. Wird z. B. in Fig. 3 der Schreibstift durch einen Frâser ersetzt, so kann auf der Walze 50, welche dann als Werkstück dient, eine Kurve (Kulissensteuerung) eingefrâst werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÛCHE: i. Steuerbares Dualstufengetriebe, durch die Vereinigung folgender Merkmale gekennzeichnet a) Mehrere Additionsgetriebe, wie Differentialgetriebe, in Hintereinanderschaltung, wobei die Drehbewegung des Ausgangs des einen Getriebes auf den Eingang des nâchstfolgenden Getriebes übertragen wird; b) steuerbare Vorrichtungen, wie elektromagnetisch betâtigte Kupplungen (35, 42), mittels derer je ein Eingang eines jeden Additionsgetriebes mit dem Haupteingang (i) in Wirkungsverbindung gebracht werden kann; c) das Vbersetzungsverhâltnis von einer Stufe zur nâchstfolgenden ist jeweils so daB sich das Gesamtübersetzungsverhâltnis des Getriebes entsprechend einer Reihe von ganzen Potenzen von 2 wie aufbaut. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB es aus hintereinandergeschalteten Differentialgetrieben (4, 5, 6) besteht, wobei der Ausgang (4.3, 5.3) des einen Differentialgetriebes jeweils mit dem einen Eingang (5.1, 6.1) des nâchsten verbunden ist und der andere Eingang (4.2, 5.2, 6.2) eines jeden Differentialgetriebes über eine Kupplung (81, 82, 83) mit dem Haupteingang (i) verbunden ist (Fig. i). 3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Ausgang (6.3) des letzten Differentialgetriebes (6) direkt oder indirekt mit dem Hauptausgang (2) verbunden ist und daB der freie Ausgang (4.1) des ersten Differentialgetriebes (4) über eine Kupplung (8o) mit dem Haupteingang (i) verbunden ist, wobei sich das fJbersetzungsverhâltnis zwischen Haupteingang (i) und diesem ersten Eingang WI) zu den Obersetzungsverhâltnissen zwischen dem Haupteingang (i) und den anderen Eingângen der Differentialgetriebe (4.2, 5.2) wie 1: 2 verhâlt (Fig. i). 4. Getriebe nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Drehrichtung des freien Eingangs (6.2) des letzten Differentialgetriebes (6) umgekehrt ist im Verhâltnis zu den Drehrichtungen der anderen freien Eingânge (4.1, 4.2, 5.2) (Fig. i). 5. Getriebe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daB zwischen dem Ausgang (6.3) des letzten Differentialgetriebes (6) und dem Hauptausgang (2) eine federnde Verbindung mit Schwungmasse (2') eingeschaltet ist (Fig. i). 6. Getriebe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB die Differentialgetriebe (4, 5, 6) nebeneinander auf einer gemeinsamen festen Achse (3) gelagert sind und daB der Haupteingang (i) aus einer zur Achse der Differentialgetriebe parallelen Achse (i) besteht, wobei die Kupplungen (8o ... 83) nebeneinander auf der Haupteingangsachse gelagert sind und durch Zahnrâder (2o ... 28) mit den Eingângen (4.1, 4.2, 5.2, 6.2) der Differentialgetriebe (4, 5, 6) verbunden sind (Fig. i). 7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB der Hauptausgang (2) koaxial mit dem Haupteingang (i) gelagert ist, indem er über Stirnrâder (29, 30) mit dem Ausgang (6.3) des letzten Differentialgetriebes (6) verbunden ist (Fig. i). 8. Getriebe nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daB der Haupteingang (i) und der Hauptausgang (2) direkt miteinander kuppelbar sind (84 in Fig. i). 9. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Kupplungen zwischen dem Haupteingang (i) und den Eingângen der Differentialgetriebe (4.1, 4.2, 5.2, 6.
2. 2) Einumdrehungskupplungen sind, wobei das angetriebene Glied (32) bei ausgeschalteter Stellung der Kupplung in einer i bestimmten Stellung verriegelt ist und bei eingeschalteter Stellung das angetriebene Glied (32) in einer bestimmten Stellung in bezug auf das antreibende Glied (3i) mit diesem verbunden wird, worauf es eine volle Umdrehung ausführt, sofern die Kupplung inzwischen wieder ausgeschaltet bzw. nicht wieder eingeschaltet wurde (Fig.2). io. Verbindung zwischen einem oder zwei Getrieben (6o, 61) nach Anspruch i und einem Kurvenzeichner, dadurch gekennzeichnet, daB eine oder beide Bewegungen (Trommel 5o bzw. Schreibstift 54) über die Getriebe angetrieben werden und die Steuerung der Getriebe von auBen her durch Abtastgerâte für Lochstreifen, durch Rechenmaschinen oder durch sonstige Elemente erfolgt (Fig. 3). ii. Verbinclung zwischen einem Oder mehreren Getrieben nach Anspruch i und mathematischen Gerâten, z. B. Integrationsgerâten oder Differentialanalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daB das Getriebe zur Integration in 2er-Potenzen einstellbar gestuft ist. 12. Verbindung zwischen Getrieben nach Anspruch i und Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daB die Getriebe den Vorschub und die Bewegungen der Werkstücke bzw. der Werkzeuge steuern.