DE1750852B1

DE1750852B1 - Schaltgetriebe zur Umformung einer kontinuierlichen Drehbewegung in eine schrittweise Drehbewegung

Info

Publication number: DE1750852B1
Application number: DE19681750852
Authority: DE
Inventors: Schweihs Jess James
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-06-21
Filing date: 1968-06-12
Publication date: 1970-07-16
Also published as: GB1213731A; US3443442A; SE342878B; CH469211A; FR1574232A

Description

förmiger Steigung der Schnecke oder einer in axialer 15 ebenfalls eine oszillierende Bewegung aus, so daß Richtung verschiebbaren Schnecke Getriebe, bei auch mit einer derartigen Hemmvorrichtung ausdenen die Antriebswelle mit der angetriebenen Welle
durch ein Hemmwerk verbunden ist. Bei diesen
Getrieben wird die getriebene Welle absatzweise gehemmt, so daß eine Kupplungsfeder abwechselnd ge- ao
spannt und wieder freigegeben wird und dadurch die
angetriebene Welle der Antriebswelle wieder nachläuft. Um derartige Getriebe als Schaltgetriebe verwenden zu können, ist eine zusätzliche steuerbare
Kupplung erforderlich, die baulich mehr
weniger in das Getriebe integriert sein kann.

Bei einem bekannten Getriebe der zuletzt genannten Art steht die antreibende Welle mit der angetriebenen Welle durch eine vorgespannte Kupplungsfeder
über eine Reibungskupplung dauernd im Eingriff, 3°
und es ist auf der angetriebenen Welle eine Hemmvorrichtung vorgesehen, durch welche die angetriebene Welle unter Spannung der Kupplungsfeder
arretiert und sodann wieder freigegeben werden
kann. Bei raschem Wechsel von Arretierung und 35 aufweisende Zähne angeordnet, deren gegenseitiger Freigabe wird dabei die auf die angetriebene Welle Abstand größer ist als die Länge der Zähne des ausgeübte Kraft durch den jeweiligen Spannungszu- Schrittrades.

stand der Kupplungsfeder bestimmt, während beim Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des

Erreichen der maximalen Spannung der Kupplungs- erfindungsgemäßen Schaltgetriebes wird darin gefeder durch längeres Sperren der angetriebenen Welle 40 sehen, daß die eine vorgespannte Kupplungsfeder die Reibungskupplung wirksam wird. aufweisende Verbindung zwischen Antriebswelle und

Bei dem genannten Getriebe wird die ähnlich der angetriebener Welle als Spreizfederkupplung ausge-Unruhe eines Uhrwerks ausgebildete Hemmvorrich- bildet ist.

rung durch die hin- und hergehende Bewegung eines Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeich-

Steuerhebels betätigt, wobei zwei Arretierungs- 45 nungen erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben. Stellungen möglich sind. Ein derartig ausgebildetes Es zeigt
Hemmwerk ist jedoch relativ schwerfällig, was zur
Folge hat, daß es nicht möglich ist, mit dem Getriebe
eine wesentliche Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen, wie sie beispielsweise bei Schritt- 50
schaltvorrichtungen in Aufzeichnungsträger verarbeitenden Maschinen gefordert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein schaltbares Getriebe zur Umformung einer kontinuierlichen Drehbewegung in eine schrittweise Drehbewegung anzugeben, das bei Gewährleistung einer gleichmäßigen Kraftübertragung eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht, das jedoch relativ einfach und kompakt in seinem Aufbau ist. Das Schaltgetriebe soll ferner

einer geringen Abnutzung unterworfen sein und da- 60 des Hemmrades und bei weich schalten. Auch sollen bei seiner Her- F i g. 7 eine andere Ausgestaltung des Hemmrades

stellung keine Teile mit besonders engen Toleranzen in Draufsicht.

erforderlich sein. Bei dem in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellten Aus-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei führungsbeispiel ist das Antriebszahnrad 10 auf der einem Getriebe der eingangs genannten Art dadurch 65 Welle 11 befestigt. Ebenfalls auf der Welle 11 ist das gelöst, daß auf der Antriebswelle ein kontinuierlich Zahnrad 12 befestigt, das mit dem auf der Welle 14 mit dieser umlaufendes Hemmrad fest angeordnet ist, befestigten Zahnrad 13 im Eingriff steht. Die auf der das auf seinem Umfang abwechselnd in seiner Welle 14 befestigte Schnecke 15 greift in das

gerüstete Getriebe zur Erreichung der erforderlichen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten nicht geeignet sind.

Das erfindungsgemäße Schaltgetriebe ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß das auf der Antriebswelle befestigte, mit den Zähnen des Schrittrades im Eingriff stehende Hemmrad als Flügelrad ausgebildet ist, dessen Flügel einen starren Rastoder 25 bereich und einen in axialer Richtung auslenkbaren Vorschubbereich aufweisen, wobei der gegenseitige Abstand der Flügel entlang des Umfangs des als Hemmrad dienenden Flügelrades kleiner ist als die Länge der Zähne des Schrittrades.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Schrittschaltgetriebes sind auf dem Hemmrad feststehende, jeweils einen in der Rotationsebene des Hemmrades verlaufenden Rastbereich und einen abgeschrägten Vorschubbereich

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Schaltgetriebe ohne sein Gehäuse in schaubildlicher Darstellung mit auseinandergezogenen Teilen,

F i g. 2 eine Vorderansicht des Schaltgetriebes,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Getriebe entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

F i g. 4 das Schrittrad und das Hemmrad mit auseinandergezogenen Teilen in schaubildlicher Ansicht,

F i g. 5 in schematischer Darstellung das Heraustreten des Schrittrades aus dem Hemmrad,

F i g. 6 ein Zeitdiagramm für das Ein- und Ausschalten des Steuermagneten, die Impulse des Impulsgebers sowie die Bewegung des Schrittrades und

Claims

3 4

Schneckenrad 16 ein, welches über das Nadellager 18 33 b steht und den Stillstand des Schrittrades 33 verauf der angetriebenen Welle 17 frei drehbar gelagert ursacht.

ist. Die Wellen 11,14 und 17 sind im Gehäuse 19 Eine andere Ausführungsform des Hemmrades ist

gelagert. in F i g. 7 dargestellt. Die Zähne 61 des Hemmrades

Auf der Buchse 21 des Schneckenrades 16 ist der 5 60 sind starr angeordnet und durch Schlitze 62 von-Zylinder 20 befestigt, der in einer ringförmigen, er- einander getrennt. Die Zähne 61 besitzen einen geweiterten Ausnehmung 22 eine Baugruppe aufnimmt, raden Bereich 63, der als Rast dient, und einen abdie aus der Spiralfeder 25, dem Federspreizring 26 gewinkelten Bereich 64 zur Steuerung des Vorschubs und dem Reibschuh 27 besteht. Der Reibschuh 27 des Schrittrades 33. Während ein Zahn des Schrittist durch Kleben mit der äußersten Windung der io rades33 durch den Schlitz 62 hindurchtritt, kommt Feder 25 verbunden. Tatsächlich ist nur ein kurzes der nächste Zahn des Schrittrades mit dem Rast-Bogenstück der Innenfläche des Reibschuhs 27 an bereich des nächsten Zahnes des Hemmrades in der äußersten Windung der Feder 25 angeklebt. Die Eingriff.

Außenfläche des Reibschuhs 27 steht im Eingriff mit Das Schrittrad 33 kann wahlweise durch den

der Innenfläche der Zylinderwand 23. 15 Magneten 70 (F i g. 1, 2 und 3) gestoppt werden,

Die innerste Windung der Feder 25 weist, wie in dessen Kern 72 von der Spule 71 umgeben ist. Der

F i g. 4 dargestellt, eine kreisförmige öffnung 30 zur Anker 73 ist bei 74 drehbar gelagert und wird nor-

Aufnahme des Bolzens 31 auf. Der Bolzen 31 er- malerweise durch die Druckfeder 75 vom Kern 72

streckt sich ferner durch die Nabe 32 des Schritt- weggedrückt. Wenn der Magnet 70 abgeschaltet ist,

rades 33 und durch die Welle 17. Der Federspreiz- ao bringt die Feder 75 den Anker in Eingriff mit einem

ring 26 wird beim Einsetzen zwischen einer Windung Zahn des Schrittrades 33. In diesem Fall drehen

der Feder 25 und dem Reibschuh 27 so zusammen- sich die Flügel des Hemmrades 41 frei zwischen zwei

gedrückt, daß er normalerweise den Reibschuh 27 nebeneinanderliegenden Zähnen des Schrittrades 33.

gegen die Innenfläche der Zylinderwand 23 drückt. Der Magnet 70 wird stets während der Zeit, in

Wenn sich der Zylinder 20 dreht, so wird die Feder 35 welcher der Rastbereich eines Hemmzahnes mit

25 durch den Reibschuh 27 nach innen zusammen- einem Zahn des Schrittrades 33 im Eingriff steht,

gedreht. Der Federspreizring 26 wird weiter zu- ein- oder ausgeschaltet.

sammengedrückt, und beim Erreichen eines maxi- Ein magnetischer Impulsgeber 80, bestehend aus

malen Drehmoments tritt ein Gleiten zwischen dem der Impulsgeberscheibe 81 und dem Abtaster 82, gibt

Reibschuh 27 und der Innenfläche der Zylinderwand 30 jeweils am Anfang jeder Rastzeit einen elektrischen

23 auf. Impuls ab. Die Impulsgeberscheibe ist auf der Welle

Die Bewegung des Schrittrades 33 wird durch die 11 befestigt und weist vier in gleichmäßigen Ab-

Hemmradanordnung 40 gesteuert. Diese Anordnung ständen angeordnete ferromagnetische Markierungen

besteht aus dem federnde Flügel aufweisenden 83 auf. Während sich die Scheibe 81 mit der Welle

Hemmrad 41, das zwischen der Grundplatte 42 und 35 11 dreht, laufen die Markierungen 83 der Reihe nach

der Aufnahmeplatte 43 angeordnet ist. Die Auf- an dem Reluktanz-Magnetkopf 82 vorbei, der jedes-

nahmeplatte 43 ist über ihre Nabe 44 starr mit der mal einen Impuls erzeugt. Die erzeugte Impulsfolge

Welle 11 verbunden. Die Teile 41, 42 und 43 werden ist in F i g. 6 dargestellt. Aus dieser Figur ist auch

durch die Maschinenschrauben 45, die Bohrungen 46 zu ersehen, daß der Magnet 70 nur während einer

und 47 der Platte 42 bzw. des Rades 41 durchdringen 40 Rastzeit ein- und ausgeschaltet wird. Das Hemmrad

und in Gewindelöchern 48 der Aufnahmeplatte 43 41 dreht sich kontinuierlich, das Schrittrad 33 ist

eingeschraubt sind, zusammengehalten. jedoch zur Drehung nur frei, wenn der Magnet 70

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, besitzt im dargestellten erregt ist. Da in dieser Darstellung der Magnet 70 Ausführungsbeispiel das Hemmrad 41 vier Flügel 50. während eines Teils einer Umdrehung des Hemm-Jeder Flügel 50 besteht aus einem starren Bereich A 45 rades 41 abgeschaltet war, sind während dieser Um- und einem seitlich auslenkbaren Bereich B. Die Auf- drehung des Hemmrades nur drei Zähne des Schrittnahmeplatte 43 weist in Umfangsrichtung sich er- rades weitergeschaltet worden,
streckende Aussparungen 53 zur Aufnahme des je- Dreht sich somit die Eingangswelle 11 kontinuierweils ausgelenkten Bereichs B auf. Die Größe der lieh, so werden auch die Hemmradanordnung 40 soseitlichen Auslenkung eines Bereichs B wird be- 50 wie der Zylinder 20 über die Zahnräder 12 und 13, stimmt durch die Steigung der Zähne des Schritt- die Welle 14, die Schnecke 15 und das Schneckenrad rades 33 in Umfangsrichtung. Der Bereich A, der fest 16 kontinuierlich angetrieben. Während der Zeit, in zwischen den Platten 42 und 43 gehalten wird, be- welcher der Rastbereich A eines Hemmradzahnes 50 stimmt die Länge der Rast des Schrittrades 33. Die im Eingriff mit einem Zahn des Schrittrades 33 steht, Weiterschaltung des Schrittrades 33 wird durch den 55 wickelt der Zylinder 20 die Feder 25 über den Reib-Bereich B gesteuert. Die Schrittgeschwindigkeit wird schuh 27 auf. Wenn das Hemmrad 41 sich danach dabei bestimmt durch die Geschwindigkeit des in eine Position gedreht hat, in welcher ein Zahn des Hemmrades und durch die Größe des durch die Schrittrades 33 weitergedreht werden kann, so entFeder 25 gelieferten Drehmoments. Das Hemmrad spannt sich die Feder 25 und bildet für die Dauer 40 ermöglicht eine ununterbrochene Steuerung des 60 des Schrittes eine starre Verbindung mit dem An-Schrittrades 33. Währenddem ein Zahn des Schritt- trieb. Das Schrittrad 33 kann natürlich nur weiterrades 33 freigegeben wird, befindet sich bereits der schalten, wenn der Magnet 70 erregt ist und sein folgende Zahn des Schrittrades mit dem Bereiche Anker73 außer Eingriff mit dem Schrittrad33 ist. des nächsten Flügels des Hemmrades im Eingriff. _ ...
Diese Verhältnisse sind in der Fig. 5 dargestellt, 65 Patentanspruch:
wobei der Zahn 33 α gerade aus dem Hemmrad 41 1. Schaltgetriebe zur Umformung einer kontiherausgelaufen ist und der A -Bereich des folgenden nierlichen Drehbewegung in eine schrittweise Flügels des Hemmrades 41 im Eingriff mit dem Zahn Drehbewegung, bei welchem die antreibende

Welle mit der angetriebenen Welle durch eine vorgespannte Kupplungsfeder über eine schlupffähige Reibverbindung im Eingriff steht und bei welcher eine steuerbare Hemmvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die angetriebene Welle absatzweise unter Spannung der Kupplungsfeder arretiert und wieder freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (11) ein kontinuierlich mit dieser umlaufendes Hemmrad (40; 60) fest angeordnet ist, das auf seinem Umfang abwechselnd in seiner Rotationsebene und in einem bestimmten, die Schrittgröße bestimmenden Winkel dazu verlaufende Gleitflächen aufweist, mit denen die Zähne (33, 33 b) eines auf der zur Antriebswelle senkrecht angeordneten, angetriebenen Welle (17) befestigten Schrittrades (33) durch Betätigung einer steuerbaren Sperrvorrichtung (70) unter dem Einfluß der Kupplungsfeder (25) in Eingriff bringbar sind.
2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge- zo kennzeichnet, daß das auf der Antriebswelle befestigte, mit den Zähnen des Schrittrades im Eingriff stehende Hemmrad (40) als Flügelrad (41) ausgebildet ist, dessen Flügel (SO) einen starren Rastbereich (A) und einen in axialer Richtung auslenkbaren Vorschubbereich (B) aufweisen, wobei der gegenseitige Abstand der Flügel (50) entlang des Umfangs des als Hemmrad dienenden Flügelrades (41) kleiner ist als die Länge der Zähne (33 a, 33 b) des Schrittrades (33).
3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hemmrad (60) feststehende, jeweils einen in der Rotationsebene des Hemmrades verlaufenden Rastbereich (63) und einen abgeschrägten Vorschubbereich (64) aufweisende Zähne angeordnet sind, deren gegenseitiger Abstand (62) größer ist als die Länge der Zähne (33 a, 33 b) des Schrittrades (33).
4. Schaltgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine vorgespannte Kupplungsfeder (25) aufweisende Verbindung zwischen Antriebswelle (11) und angetriebener Welle (17) als Spreizfederkupplung (20 bis 32) ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen