DE2260050A1

DE2260050A1 - Antriebsvorrichtung mit mehrfachem malteser-antrieb

Info

Publication number: DE2260050A1
Application number: DE2260050A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken NV
Current assignee: Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken NV
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2260050B2; AT321415B; DE2260050C3; NL145333B; SE380667B; GB1399554A; IT969287B; CA963692A; US3818747A; NL7117177A; FR2170484A5

Description

7. 12. 1972

Patentanwalt D!?l.-!ng. HEINRICH SCHAEFEB nnnnnm

2 Hansbii:? 70 · -Z;.:::a&fr. 6 · Tel. 632 96 56 2260050'

Smit Nijmegen Electrotechnische Fabrieken N.V. Groenestraat 336 te Nijmegen

"Antriebsvorrichtung mit mehrfachem Malteser-Antrieb"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit mehrfachem Malteser-Antrieb für die schrittweise Verstellung eines Körpers, z.B. die schrittweise Verdrehung einer Welle, durch eine drehende Antriebswelle, wobei der anzutreibende Körper mindestens ein Paar fest miteinander verbundener, in der Richtung der Antriebswelle neben- oder übereinander angeordneter, quer zu dieser Welle gerichteter, einander in der Bewegungsrichtung mindestens teilweise überlappender Zahnorgane aufweist, wobei an der Antriebswelle mindestens ein Paar je nur für die Zusammenarbeitmig: mit einem eigenen Zahnorgan bestimmter, sich in verschiedenen radialen En.tfernungen von und parallel zu der Antriebswelle in einer und derselben diese Welle enthaltenden Ebene erstreckender Antriebsstifte angebracht ist, wobei in jedem der einander überlappenden Teile dieser Zahnorgane sich mindestens eine Zahnlücke befindet und wobei die Zahnlücken dieser einanderüberlappenden Teile

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mindestens ein Pair vr-n Zc-hiM^ken bilr'-n, von deneTi^die^ ^ Mittellängslinien sich in einer und derselben Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Körpers erstrecken.

Ein Malteser-Antrieb dieser Art für die schrittweise Verdrehung einer Welle, besonders der Welle eines Stufenschalters für einen regelbaren Transformator, ist aus der schweizerischen Patentschrift 434.450 bekannt. Dieser bekannte Malteser-Antrieb ist für die schrittweise Verdrehung eines stromlos schaltbaren Feinwählers um zwei verschiedene Winkel geeignet. Die Schaltung um den gröeieren Winkel ist dabei an der Stelle nötig, wo der Spannungsunterschied ein Mehrfach des Spannungsunterschieds zwischen den übrigen benachbarten festen Kontakten ist. B_ei diesem bekannten Antrieb ist die Schaltgeschwindigkeit beim Schalten um den grSsseren Winkel grosser als diejenige beim Schalten um den kleineren Winkel. Für einen stromlos schaltbaren Feinwähler bedeutet dieser Geschwindigkeitsunterschied keine Schwierigkeit, da in einem solchen Feinwähler während der Umschaltung kein Schaltbogen auftritt. Es hat sich aber gezeigt, dass dieser Geschwindigkeitsunterschied bei unter Belastung schaltenden Lastwählern wohl nachteilig ist, da dabei während der Umschaltung um einen grösseren Winkel der erzeugte Schaltbogen, der beim Nulldurchgang des Stromes, daher maximal eine halbe Periode nach seinem Entstehen, verschwindet, erst gelöscht wird, wenn der bewegbare Kontakt, auf den der Schaltbogen zu stehen kommt, den folgenden festen Kontakt des Lastwählers nahezu erreicht hat. Die Gefahr ist dann gross, dass der Schaltbogen auf den folgenden festen Kontakt Überspringt und dadurch einen Kurzschluss verursacht.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Antriebsvorrichtung mit mehrfachem Malteser-Antrieb zu verschaffen, wobei die genannte Gefahr vermieden wird und mittels derer nicht nur ein Körper bei geradliniger Bewegung mit Schritten verschiedener

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Längen und-bei' drehender B*iwegUiig um verschiedene Winkel verstellt, sonder^ auch der Geschwindigkeitsverlauf dieses Körpers während der Verstellung binnen einem bestimmten Bereich willkürlich gewählt werden kann. Bine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung hat daher mehr Freiheitsgrade als die genannte bekannte Antriebsvorrichtung und es ist dadurch zum Beispiel möglich, die Maximalgeschwindigkeit während des grösseren Schrittes derjenigen während des kleineren Schrittes gleich zu machen.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die in den einander überlappenden Teilen eines solchen Paares von Zahnorganen vorhandenen, ein Paar zueinander gehörender Zahnlücken bildenden Zahnlücken derartige Formen besitzen, dass die während der schrittweisen Verstellung des Körpers in diese Zahnlücken eingreifenden Antriebsstifte mindestens abwechselnd den Körper antreiben und das während dieser Verstellung der Körper abwechselnd durch einen Antriebsstift und durch beide Antriebsstifte zusammen Zwangsschlüssig mit der Antriebswelle gekuppelt gehalten wird. In diesem Falle arbeiten daher während einer Verstellung des Körpers beide Antriebsstifte auf die Zahnorgane dieses Körpers. Im Falle, dass der eine Antriebsstift für die grössere und der andere Antriebsstift für die kleinere Verstellung des Körpers dient, so kann während der Verstellung die Geschwindigkeit des Körpers durch beide Antriebsstifte zusammen im Bereich der zwischen dem vom einen Stift abhängigen Geschwindigkeitsbereich und dem vom anderen Stift abhängigen Geschwindigkeitsbereich liegt, variiert werden. Die Geschwindigkeitskurve ist dabei von der Gestalt jeder bei dieser Verstellung mitarbeitenden Zahnlücke abhängig.

Unter eine zwangsschlüssige Kupplung zwischen dein Körper und der Antriebswelle wird eine derartige Kupplung verstanden, dass bei jeder Winkelstellung der Antriebswelle

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nur eine einzige Stellung des Körpers möglich ist.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird diese ζwangeschlüssige Kupplung dadurch erhalten, dass über einen Teil des Schrittes der eine Stift in der bekannten Weise in eine passende Nute zwischen den Zähnen des einen Zahnorganes eingreift und Über einen folgenden Teil des Schrittes der eine beider Stifte fur den Antrieb dient und der andere Stift die Stellung des Körpers in Bezug auf dieselbe der Antriebswelle fixiert. Die Antriebsstifte können abwechselnd eine antreibende und eine fixierende Funktion haben. Wie sie für die Verstellung des K'drpers zusammenarbeiten, hängt von der Gestalt der Zahnlucken der Zahnorgane des Körpers ab.

Die E_rfindung ist nicht auf die Verwendung eines einzigen Paares von Zahnorganen und eines einzigen Paares damit zusammenarbeitender Antriebsstifte beschränkt. Wenn zum Beispiel die Antriebswelle mit drei in verschiedenen radialen Entfernungen dieser Welle angeordneten Antriebsstiften und der Körper mit drei dazu gehörenden Zahnorganen

wird

versehen^ so kann man für die Fortschaltung mit verschiedenen Schritten und Geschwindigkeiten drei verschiedene Paare von Antriebsstiften und Paare von Zahnorganen bilden, sodase wenn die Antriebsstifte in der bekannten Weise auch allein wirksam sein können, der Körper mit Schritten dreier verschiedener Längen und nach sechs verschiedenen Geschwindigkeitskurven verstellt werden kann.

Die für den Antrieb eines Stufenschalters für einen regelbaren Transformator geeignete Antriebsvorrichtung nach der Erfindung kann mit Vorteil so anggeführt werden, dass von den in den einander überlappenden Teilen eines solchen Paares vom Zahnorganen vorhandenen, ein Paar zueinander gehörender Zahnlücken bildenden Zahnlücken die Zahnlücke des mit dem am dichtsten bei der Antriebswelle liegenden

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Antriebsstift zusammenairbeitenden Zahnorganes eine dreieckige oder nahezu dreieckige Gestalt und die andere ZahnlUcke die Gestalt einer Flasche hat.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin sind: , '

Fig. 1 teilweise ein Querschnitt und teilweise eine Draufsicht eines mehrfachen Malteserkreuz-Antriebes nach der Erfindung,

Fig. 2 teilweise ein Axialschnitt über die Linie II-II in und teilweise eine Seitenansicht des Antriebes nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 verschiedene Stellungen während einer schrittweisen Verstellung des Antriebes nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Schema eines Stufenschalters, bei dein der An-r trieb nach Fig. 1-4 verwendet werden kann,

Fig. 6 teilweise ein Querschnitt und teilweise eine Draufsicht einer Variante des Malteserkreuz-Antriebes nach Fig. 1-4,

Figo 7 teilweise ein Axialschnitt und teilweise eine Seitenansicht des Antreibes nach Fig. 6,

Fig. 8 teilweise ein Querschnitt und teilweise eine Draufsicht einer zweiten Variante des Antriebes nach Fig. 1-4 und

Fig. 9 eine Einzelheit einer dritten Variante des Antriebes nach Fig. 1—4. .

Obwohl in der Zeichnung nur Malteserkreuz-Antriebe zur Umwandlung einer dauernden Drehbewegung in eine schrittweise Verdrehung dargestellt worden sind, wird es klar sein, dass solche Antriebe auch für die Umwandlung einer dauernden

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Drehbewegung in eine schrittweise geradlinige Bewegung benutzt werden können. Für den letzteren Fall wird anstatt einea Malteserkreuzes eine Malteserzahnstange verwendet.

In Fig. 1-4 ist 1 eine dauernd drehende Antriebswelle und 2 ist eine schrittweise drehende angetriebene Welle. Auf der angetriebenen Welle 2 sitzen ein Zahnorgan in der Form einer Scheibe 3 und, axial daneben, ein Zahnorgan in der Form eines Sektors 4. Die Zahnscheibe 3 weist acht Zahnlücken auf, von denen die sechs aufeinander folgenden Zahnlücken 5 in gleichen kleineren Winkelabständen voneinander und die zwei Zahnlücken 6 in grösseren Winkelabständen voneinander und von den Zahnlücken 5 liegen. Der Zahnsektor 4 weist zwei Zahnlücken 7 auf, von jeder deren die Mittellängslinie sich in derselben, die angetriebene Welle 2 enthaltenden Ebene wie die Mittellängslinie einer Zahnlücke 6 der Zahnscheibe 3 erstreckt. Mit der Zahnscheibe 3 wirkt ein Antriebsstift 8 und mit der Zahnsektor 4 wirkt ein Antriebsstift 9 zusammen. Die Antriebsstifte β und 9 erstrecken sich in einer und derselben die Antriebswelle 1 enthaltenden Ebene parallel zu dieser Welle. Der Antriebsstift 8 liegt dichter zur Antriebswelle 1 als der Antriebsstift 9·

Die Gestalt der Zahnlücke 6 der Scheibe 3 ist nahezu dreieckig und diejenige der ZahnlUcke 7 ist flaschenförraig.

Wenn die Welle 2 mit dem Zahnsektor 4 aus dem Bereich des Antriebsstiftes 9 gedreht ist, so wird die schrittweise Verdrehung der Welle 2 nur durch die Zusammenarbeitung des Stiftes 8 und einer der Zahnlücken 5 der Scheibe 3 bestimmt. Die Welle 2 wird dann um die kleineren Winkel verdreht. Sobald aber der Zahnsektor 4 in den Bereich der Stifte 9 und 8 gebracht worden ist, wie in Fig. 4 dargestellt worden ist, so greift der Stift 9 in den Hals der flaschenfdrmigen Zahnlücke 7 des Zahnsektors 4 hinein. Der Antriebestift

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dringt gleichzeitig in die V-formige Zahnlücke 6 der Scheibe 3 hinein, aber er bleibt noch von der, die Lücke 6 begrenzenden, linken Zahnflanke frei. Die Welle

2 wird dann zunächst um einen kleinen Winkel durch den Stift 9 getrieben. Sobald aber dieser Stift den Hals der flaschenförmigen Zahnlücke 7 verlassen hat, kommt der Antriebsstift 8 mit der betreffenden Zahnflanke in Berührung und die Welle 2 wird dann, wie aus Fig. 3 hervorgeht, über die Scheibe 3 dunch den Stift 8 angetrieben. Der Stift 9 kommt aber am Augenblick, dass der Stift 8 das Treiben der Welle 2 vom Stift 9 übernimmt, gegen die rechte Flanke der flaschenförmigen Zahnlücke 7 zuliegen (Fig. 3)· Dadurch wird die Welle 2 zwangsschlüssig mit der Welle 1 gekuppelt, da ungeachtet dessen, dass die V-rförmige Zahnlücke 6 und die flaschenförmige Zahnlücke 7 an sich zu geräumig sind um den Antriebsstift 8 bzw. 9 einzuschliessen, die zwei Stifte zusammen wirksam sind und verhindern, dass die Welle 2 mit den Zahnorgenen 3 und 4 in Bezug auf jede wirksame Winkelstellung der Antriebsstifte 8 und 9 mehr als eine einzi-ge Winkelstellung einnehmen kann.

Nachdem der Stift 9 den Flaschenhals verlassen hat, wird die Welle 2 nur durch den Antriebsstift 8 und die Scheibe

3 angetrieben, bis die in Fig. 1 darggstellte Mittelstellung erreicht ist. Dies bedeutet, dass beim Fassieren dieser Mittelstellung die Geschwindigkeit der Welle 2 gleich der Maximalgeschwindigkeit ist, die auftritt, wenn der Antriebsetift 8 mit einer der radialen Nuten 5 der Scheibe 3 zusammenarbeitet. Sobald aber die aus Fig. 1 hervorgehende Mittel* stellung passiert worden ist, wird der Stiftvder antreibende Stift und der Stift 8 sorgt zusammen mit dem Stift 9 für die zwangsschlüssige Kupplung zwischen den Wellen 1 und Ein wenig vor dem Ende des Schrittes tritt der Stift 9 aufsneue in den Flaschenhals hinein und der Stift S verlässt die angetriebene Flanke der Zahnlücke 6 der Scheibe 3» sodass

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die Welle 2 nur nocn durch den biif t 9 angetrieben wird· Schliesslich verlassen beide Stifte die betreffenden Zahnlücken und die schrittweise Verdrehung ist beendet.

Beim beschriebenen mehrfachen Malteserkreuz-Antrieb wirken die zwei Antriebsstifte 8, 9 wechselweise als antreibender Stift und der Stift 9 sorgt, so lange er eich im ersten und letzten Teil des wirksamen Schrittes im Flaschenhals befindet, für die zwangeschlüssige Kupplung zwischen den Wellen 1 und 2, aber im Zwischenteil des Schrittes sorgen die Stifte 8 und 9 zusammen für diese zwangsschlüssige Kupplung. Was in der zweiten Hälfte des wirksamen Schrittes geschieht, kann aus Fig. 3 und 4 abgeleitet werden, wenn man die darin durch den Pfeil angedeutete Drehrichtung umkehrt.

Es wird klar sein, dass, wenn die Zahnscheibe 3 und der Zahn— Sektor 4 einerseits und die Antriebsstifte 8 und 9 andererseits für die schrittweise Verdrehung der Welle 2 zusammenarbeiten, diese Welle um einen grösseren Winkel gedreht wird. Dieser Winkel ist durch die radiale Entfernung des Stiftes 9 von der Antriebswelle 1 bestimmt. Die übrigen Schritte sind kleiner, da diese durch die kleinere Entfernung des Stiftes b von der Antriebswelle 1 bestimmt sind.

Die Antriebsvorrichtung nach Fig. 1-4 ist für einen Lastwähler nach Fig. 5 geeignet. Dieser besitzt acht feste Kontakte, die in gleichen freien Entfernungen voneinander angeordnet sind. Von diesen festen Kontakten haben die Kontakte 10, 11, 12, 13, 14 gleiche kleinere Bogenlängen die Kontakte 13 und 17 haben je eine etwas grö'ssere Bogenlänge und der Kontakt 16 hat die grosste Bogenlänge. Fur die Umschaltung der ein ganzes bildenden Gruppe drehbarer Kontakte 18, 19, 20 vom festen Kontakt 15 zum festen Kontakt l6 oder vom festen Kontakt l6 zum festen Kontakt 17 in us« diese Gruppe um einen grösseren Winkel als für die Umschaltung zwischen benachbarten Kontakten der Reihe fester

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Kontakte 17» 10, 11, 12, 13, 14, 15 gedreht werden. Eine Bedingung bei diesem Stufenschalter ist, dass, wenn die . Gruppe drehbarer Kontakte JfJ, 19, 20 an der Mittelstellung zwischen zwei festen Kontakten eines willkürlichen Paares fester Kontakte vorbei geht, die Winkelgeschwindigkeit, d.h. die maximale Winkelgeschwindigkeit, immer den gleichen kleheren Wert hat. Dieser Bedingung entspricht die Antriebsvorrichtung nach Fig. 1-4, da beim Passieren dieser Mittelstellung nur der Antriebsstift 8 wirksam ist, sodass die Winkelgeschwindigkeit dann unabhängig davon ist, ob die angetriebene Welle 2 um einen kleineren oder ob sie um einen grösseren Winkel einen Schritt weiter gedreht wird.

Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellte Variante der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1-4 ist die Antriebswelle 1 mit drei in verschiedenen radialen Entfernungen angeordneten Antriebsstiften 21, 22, 23 versehen, die sich alle in derselben die Antreibswelle 1 enthaltenden Ebene erstrecken. Auf der angetriebenen Welle 2 sind drei mit diesen Antriebsstiften zusammenarbeitende Zahnorgane 24,25, 26 befestigt. In Fig.

beginnt der Stift 2 die Welle 2 über den Zahnsektor 26 anzu-

uber
treiben. Danach Nehmen der Stift 22 und die Zahnscheibe 25 diesen AntriebJÜtaex. Bei diesem Antrieb der Welle 2 wird der Schritt nur durch den Stift 23 und die maximale Winkelgeschwindigkeit wird nur durch den Stift 22 bestimmt.

Bei der folgenden Umdrehung der Antriebswelle 1 werden die Antriebsstifte 21 und 22, der Sektor 24 und die Scheibe 25 in Wirkung gesetzt. Die Verdrehung der Welle 2 ist dann durch den Stift 21 und die maximale Winkelgeschwindigkeit ist durch den Stift 22 bestimmt. Nachdem die Zahnsektoren 26 und 24 gearbeitet haben, geschieht die Fortschaltung der Welle 2 nur noch durch den Stift 22 und die Scheibe 25· Der Rest dieser Scheibe ist zu diesem Zweck in normaler Weise mit radialen Nuten 27 versehen.

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In diesem Falle ist es auch möglich, die Antriebsstifte 21 und 2> zusammenarbeiten zu lassen, wenn auf der Welle 2 ein diesem Zweck dienlicher Zahnsektor angebracht wird. Weiter kann man durch geeignete Formgebung die Rollen der zusammenarbeitenden Antriebsstifte umkehren, sodass der am weitesten von der Antriebswelle liegende Stift zur Bestimmung der maxi Mti 1 en Winkelgeschwindigkeit und der am dichtesten bei .der Antriebswelle liegende Stift zur Bestimmung der Schrittlänge dient.

Bei der Variante nach Fig. H sind alle Schritte der angetriebenen Welle 2 gleich gross, da die Verdrehung ausschliesslich durch den am weitesten von der Antriebswelle 1 liegenden Antriebsstift 28 bestimmt wird. Nur bei der Verdrehung um zwei benachbarten Winkel wird die Weile 2 durch die Antriebsstifte 28, 29» die Zahnscheibe 30 und den Zahnsektor ">i angetrieben. Bei c!6P Bewegung um diese Winkel dient der Antriebsstift 29 für die Herabsetzung der maximalen Winkelgeschwindigkeit.

Schliesslich zeigt Fig. 9 eine Einzelheit einer Variante, wobei die Formen der zusammenarbeitenden Zahnlücken sich von denselben der Antriebsvorrichtungen nach den vorigen Figuren unterscheiden. Dabei sind die Flanken der dreieckigen Zahnlücken 32 nach innen gebogen und die Gestalt der flaschenförmigen Zahnlücke 33 ist bauchiger. Es wird klar sein, dass eine andere Gestalt der Flanken einer Zahnlücke einen anderen Geschwindigkcitsverlauf während der schrittweisen Verdrehung oder der schrittweisen gradlinigen Verstellung geben wird. Weiter wird bemerkt,, dass die zwei Flanken einer Zahnlücke nicht das Spiegelbild voneinander zu sein brauchen.

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Claims

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PAT ENTANSP It ÜEC HE

Antriebsvorrichtung mit mehrfachem Malteser-Antrieb für die schrittweise Verstellung eines Körpers, z.B. die schrittweise Verdrehung einer Welle, durch eine drehende Antriebswelle, wobei der anzutreibende Körper mindestens¹ ein Paar fest miteinander verbundener, in der Richtung der Antriebswelle neben- oder übereinander angeordneter, quer zu dieser Welle gerichteter, einander in der Bewegungsrichtung mindestens teilweise überlappender Zahnorgane aufweist^ wobei an der Antriebswelle mindestens ein Paar je nur für die Zusanimenarbeit-SKgf mit einem eigenen Zahnorgan bestimmter, sich in verschiedenen radialen Entfernungen von und parallel zu der Antriebswelle in einer und derselben diese WeEe enthaltenden Ebene erstreckender Antriebsstifte angebracht ist, wobei in "jedem der einander überlappenden Teile dieser Zahnorgane sich mindestens eine Zahnlücke befindet und wobei die Zahnlücken dieser einander überlappenden Teile mindestens ein Paar von Zahnlücken bilden, von denen die Mittellängslinien sich in einer und derselben Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Körpers erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die in den einander überlappenden Teilen eines solchen Paares von Zahnorganen vorhandenen, ein Paar zueinander gehörender Zahnlücken bildenden Zahnlücken derartige Formen besitzen, dass die während der schrittweisen Verstellung des Körpers in diese Zahnlücken eingreifenden Antriebsstifte mindestens abwechselnd den Körper antreiben und dass während dieser Verstellung der Körper abwechselnd durch einen Antriebsstift und durch beide Antriebsstifte zusammen zwangsschlüssig mit der Antriebswelle gekuppelt gehalten wird.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß von den in den einander überlappenden Teilen eines solchen Paares von Zahnorganen vorhandenen, ein Paar zueinander gehörender Zahnlücken bildenden Zahnlücken die Zahnlücke des mit dem am dichtesten bei der Antriebewelle liegenden Antriebsstift zusammenarbeitenden Zahnorganes eine dreieckige oder nahezu dreieckige Gestalt und die andere Zahnlücke die Gestalt einer Flasche hat.

5. Verwendung einer Antriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 als Antriebsvorrichtung fur den Stufenschalter eines regelbaren Transformators.

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