DE2317925A1

DE2317925A1 - Einrichtung zur umwandlung von winkelstellungen in linearwege

Info

Publication number: DE2317925A1
Application number: DE2317925A
Authority: DE
Inventors: Kurt Oelsch
Original assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1974-10-17
Also published as: GB1445543A; CH569897A5; FR2225662B3; IT1009754B; FR2225662A1

Description

Einrichtung zur Umwandlung von Winkelstellungen in Linearwege

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umwandlung von Winkelstellungen in Linearwege unter Verwendung einea dteuerkurvenkörpers, an welchem ein Kurventaster zur jsev/egungsübertragung auf ein linearbewegliches Ausgangsglied anliegt.

Es sind induktive Weggeber bekannt, weiche einen liinearweg in eine dazu proportionale elektrische G-röiäe umsetzen. Ein Beispiel eines solchen Weggebers ist in der DT-AS 1 ^yy beschrieben. Es gibt weiterhin Winicelgeoer, die einen Drenwinkel z_o±$. einer Welle in eine dazu proportionale elektrische Größe umsetzen. Es wäre wünschenswert, mit einem einheitlichen Typ von v/eggeber sowohl Linearwege als auch winkel in dazu proportionale elektrische u-rörien umsetzen zu können. Verwendet man dabei einen aul Linearwege

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ansprechenden vfeggeber, so stellt sich die Aufgabe eine viin kelsteliung aurch eine geeignete iüinricntung in einen dazu proportionalen (oder davon nach einer vorgegebenen Funktion abhängigen) Linearweg umzuwandeln.

Hierfür giot es bereics verschiedene Lösungen,,

Es ist begannt, eine .ürehbewegung über ein Hitzel und eine damit in Eingriff befindliche Zahnstange in eine Linearbewegung umzuwandeln, j^ine solche Anordnung ist aufwendig und Dringt Ungenauigkeiten durch Lose in dem Zahntrieb mit sich. Auch tritt bei einem solchen Zahntrieb relativ große reibung auf, so daß aas drehbeweglich Eingangsglied (Eingangsweile) mit einem unerwünscht hohen Drehmoment belastet ist»

Bei einer anderen bekannten Lösung erfolgt die Umwandlung einer Winkelstellung in eine Linearoewegung nach dem Prinzip der Schraube, d_oh_o ein Steuerkurvenkörper bildet eine wendeiförmige Anlagefläche, durch die ein iiurventaster bei einer Winkelverstellung in axialer itichtung verschoben wird» Diese bekannte Anordnung erfordert relativ viel Raum und ergibt ebenfalls ein großes Drehmoment an der Eingangs .yr eile.

.bei beiden bekannten Anordnungen besteht nicht die Möglichkeit, statt einer linearen Umwandlung von Winkel in Linearweg eine Umwandlung nach einer vorgegebenen i'unktion vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Umsetzung einer Winkelbewegung in eine Linearbewegung zu schctfx'eii, die ein geringes Drehmoment an dem drehbewegiichen Eingangsglied erforderte

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Der Erfindung liegt weixer die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der erwähnten Are zu schaffen, axe mit einfachen Mitteln eine sehr genaue Umwandlung einer λiiiü.elstellung in einen Linearv/eg ermöglicht»

Der Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion dieser Art zu schaffen, die eine Machjusxage der Winkel-Weg-Üharakteris-Giic gestattet« ·

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Konstruktion der vorliegenden Art zu schaffen, die eine Umwandlung einer «/inkels teilung in einen Linearweg nach einer vorgegebenen, nichtlinearen Funktion ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der mit einem drehbeweglichen Eingangsglied verbundene Steuerkurvenkörper axial zur Drehacnse des Eingangsgliedes sich erstreckende, in einer radial zu dieser Drehachse liegenden Spirale gekrümmte Anlagefläche für den Kurventaster aufweist und daß der Kurventaster radial "beweglich gelagert ist und mit einem entsprechend radial beweglichen Ausgangsglied in Antriebsverb inet ung steht_o

Um eine über mehrere volle Umdrehungen, z„±So 3600°, gehende Eingangsdrehbewegung in eine entsprechende Linearbewegung umsetzen zu können, kann als öteuerkurvenkörper mit dem drehbeweglichen Eingangsglied eine radial zur Drehachse liegende Scheibe verbunden und auf der Stirnseite der Scheibe ein in menreren Windungen spiralig verlaufender Vorsprung oder eine ebensolche Nut angebracht sein, deren Seitenwand die Anlagefläche bildet«

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Der Kurventaster kann ein zweiarmiger Schwenkhebel sein, der um eine zur jjrehachse des Eingangsgliedes gekreuzte Achse schwenkbar gelagert ist und mit einem A.rm an der Anlagefläche des Steuerkurvenkörpers und mit dem anderen Arm an einer Planfläche des linearbeweglichen Ausgangsgliedes anliegt, die senkrecht zu dessen .Bewegungsrichtung is to

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Kurventaster einen Schubstößel enthält, der in einer Rollenoder Kugelführung in der Bewegungsrichtung des Ausgangsgliedes geradlinig beweglich geführt ist, und einen starr mit dem Schubstößel verbundenen, an der Anlagefläche des bteuericurvenkörpers anliegenden Fühler. Eine reibungsarme, Überbestimmungsfreie Führung des Schubstößels kann dabei dadurch erhalten werden, daß der Schubstößel zwei parallele Führungsflächen aufweist, von denen die eine an zwei im Abstand voneinander angeordneten Hollen- oder Kugeln der Führung anliegt, und daß eine dritte Rolle oder Kugel im wesentlichen in der zwiscnen diesen beiden Hollen oder Kugeln verlaufenden Mittelebene unter dem üinflußeiner Feder an der anderen Führungsfläche des Schubstößels anliegt,

Eine vorteilhafte Konstruktion des Steuerkurvenkörpers besteht darin, daß ein spirally verlaufender Vorsprung des Steuerkurvenkörpers von einem flexiblen Teil gebildet ist, der um längs einer Spiralbahn angeordnete Haltebolzen herumgelegt ist.

Dabei kann der flexible Teil ein Band aus hochelastischem Material, z.B. Federstahl oder ein Draht, sein.

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Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn die Haltebolzen im Querschnitt v-förmige Umfangsnuten aufweisen, in denen der Draht geführt ist_o

Es ist vorteilhaft, wenn der flexible Teil an einem Ende fest eingespannt oder eingehängt ist und am anderen Ende unter dem Einfluß einer Zugfeder stehb. Damit lot eine stets feste und eindeutige Anlage des Bandes ο«dgl. an dem Haltebolzen gewährleistet. Um eine Justage der Winkel-Weg-Charakteristik zu ermöglichen, können die Haltebolzen mit exzentrisch zu ihrer Achse angeordneten Zapfen in Bohrungen einei- Scheibe gelagert und auf der den Zapfen abgewandten Seite mit Querschlitzen versehen sein. Dann können die Haltebolzen z.B. mittels eines in den Querschlitz eingeführten Schraubenziehers gegen eine Hemmung exzentrisch um die Zapfen verdreht werden, wodurch sich die Abstützfläche für den flexiblen Teil radial verlagert.

Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Figo 1 zeigt eine Draufsicht auf den Steuerkurvenkörper bei einer ersten Ausführungsform der Erfindungο

Figo 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Einrichtung von Fig. 1_O

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

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Fig. 4.zeigt eine Draufsicht auf die Einrichtung Ton j?ig. ü.

Jj¹Xg. 5 zeigt in Draufsicht eine abgewandelte Form des Steuericurvenkörpers.

Fig. ο zeigt die Befestigung der Haltebolzen an

der Scheibe des Steuericurvenkörpers von Figo

7 ist eine abgebrochene Seitenansxcht der Ausfunrung von Fig. !?< >

ü'ig. 8 zeigt in einer Darstellung ähnlich ü'ig. 5 eine wextere Ausführung des Steuerkurvenkörpers.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung ähnlich Figo 6 bei der Ausführung von Fig. 8 und

Fig.10 zeigt eine abgebrochene Seitenansicht der Ausführung von Figo 8.

Bei der Ausführungsform nach Figo 1 und 2 ist mit einer drehbeweglich gelagerten Eingangswelle 10 eine Scheibe verbunden, die in einer Hadialebene zur Drenachse der JtSingangswelle 10 liegt. Die Eingangswelle 10 ist in Kugellagern Η, 16 zentral in der Stirnwand 18 eines zylindrischen Ü-ehäuses 20 gelagerte

Die Scheibe 12 ist an ihrer Stirnseite, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, mit spiralig verlaufenden VorSprüngen

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verseilen. Die äuberen Seitenflächen 24 der Vorsprünge 22 bilden die Anlagefläene I¹Ur einen Kurven caster 26 _o Die Scheibe 12 mit den Vorsprüngen 22 oildet den bteuerkurvenkörper 28_o

Der Xurventaster dO besteht aus einem zweiarmigen Hebel, der auf einem Zapfen ^u in einer lagerung y<i an der innenwand aes Gehäuses 20 um eine zur Achse der üingangswelle gekreuzte Achse schwenkbar gelagert ist«, .Der Hebel 26 liegt mit einem Arm mit einem balligen Ansatz 34 an der Anlagefläche 24 an. Der andere Hebelarm des HeLeIs 26 liegt mit einem balligen Ansatz 36 an einer eoenen fläche 38 an, die senkrecht zur Bewegungsrichtung eines linearbeweglichen Ausgangsgliea.es ^O an diesem angebracht ist_o Das Ausgangsgiied 40 ist dabei radial in Bezug auf die Achse der üingangswelle verschiebbar geführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ausgangsglied 40 der erfindungsgemäüen Einrichtung zugleich das Eingangsglied eines elektrischen V/eggebers 42, ZcBo eines induktiven V/eggebers nach D¹J-AS 1 299 430· Dieses Eingangsglied steht unter dem Einfluß einer Druckfeder 44, welche den Kurventaster 26 in Anlage an der Anlagefläche 24 hält.

Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich die Spirale, längs welcher der Vorsprung 22 verläuft, über mehrere Windungen, z.B. über 3600°, so daß der Winkelweg über mehrere Jmdrehungen der Üingangswelle 10 linear in einem Linearweg des Ausgangsgliedes 40 umgesetzt werden kann_o Die Drehbewegung ist durch Anschläge 46, 48 begrenzt.

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Fig. t> und 4 zeigen eine abgewandelte Ausführung mit einem gegenüber Fig» 2 geänderten Kurventaster. Im übrigen sind für gleiche Teile von Fig. 5 und 4 die gleichen Bezugszeichen verv/endet wie in Fig. 2.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 enthält der Kurventaster einen ochubstößel 50. Der Schubstößel 50 ist mittels einer Kugel- oder Rollenführung linearbeweglich geführt, und zwar gleichacnoig zur Bewegungsrichtung des Ausgangsgliedes 40. Der öchubstößel 50 weist zu diesem Zweck zwei parallele ebene Flächen 52, 54 auf. Die Fläche -j2 liegt an zwei im Abstand voneinander angeordneten Kugeln oder Rollen 56, 58 an. Die Kugeln oder Rollen 56, 5ci sind in nusnenmungen eines Führungskörpers 60 gehalten, der wiederum mit aem Weggeber 42 in einem Rahmen 62 im Gehäuse gehalcert ist. Der Führungskörper 60 entüält eine Ausnehmung 64, in deren einer Seitenwand die Kugeln oder Rollen 56, 58 sitzen und in welcher der Schubstößel 50 geführt ist. In der zwi-,sehen den Kugeln oaer Rollen 56 und 58 verlaufenden Mittelebene liegt auf der anderen Seite des Schubstößels 50 an der Fläche 54 eine Kugel oder Rolle 66 an. Diese ist in der anderen Seitenwand der Ausnehmung 64 im Führungskörper 60 gehalten und steht unter dem Einfluß einer Druckfeder 68₀ Damit ergibt sich eine überbestimmungsfreie und reibungsarme G-radführung des Schubstößels 50. Der Schubstößel 50 ist mit dem Ausgangsglied bzwo dem Eingangsglied 40 des Weggebers 42 verbunden, welches unter dem Einfluß einer Druckfeder 70 nach links in Fig. 3 gedrückt wird.

An dem Schubstößel 50 ist ein Fühler 72 starr, angebracht, der an der Anlageflache 24 des Steuerkurvenkörpers anliegto

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Figo b bis 7 zeigen eine andere Ausführungsforia des Steueriturvenkörpers·

Auf einer Scheibe 74 sind längs einer öpir&ilinie zylindrische haltebolzen 76 Defestigt. Die J3efestigung erfolgt mittels Zapfen Yb (Ji¹Ig₀ 6), aie exzentrisch an den lialtebolzen 76 angeoraaat sina. Die 2,apien 76 sitzen in Bohrungen der öcneibe 74 und sind durch Vernieten (.ß'igo ό) mit der Scheibe verounden» An aer oberen Stirnseite weisen aie nalueüolzen Yo bzw. zapfenartige, zu den Zapfen Yo gleicnachsige Ansätze όΰ v^uerschlitze 62 auf. Damit können aie nalceuolzen miüte±s eines riuhraubenzieners gegen eine xiemmung verdreht weraen, wodurch die üalteboizen Yo wegen der Exzentrizität raaial weiter auswärts ouer wedter einwärts verstellbar sina_o

Um die iialtebolzen 76 herum ist ein flexibles, elastisches Band 64 aus iTeuerstanl gelegt, weicnes zwischen aen Aniagepumcten bzw_o -linien an den naltebolzen 76 eine glacte und stetige Anlagefläche bildete Das Band 84 ist an einem .ende ö6 fest eingespannt oaer eingehängt und wird am anderen .rinde ob von einer Zugfeder 90 festgezogen. Mit 92 sind zusätzliche Stütztflächen bezeichnet, die zwischen den Haltebolzen 76 angeordnet sind.

Durch Verstellung der Haltebolzen 76 kann der Verlauf der Anlagefläche justiert und damit die Winkel-Weg-Charakteristik der Einrichtung Z₀B₀ genau Iinearisiert werden,, Die Justage kann aber auch in der Weise erfolgen, daß Linearitätsfehler des Weggebers 42 korrigiert werden,,

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Im Übrigen, ist die Anordnung ähnlich, wie in i?igo 2_O

Bei der Ausführungsfοrm nach tfigo 8 bis 10, die im übrigen ähnlich wie die von. Jj'ig. 3 bis 7 aufgebaut ist, wird als um die üalteboizen heruntergelegter flexibler 'ieil statt eines Bandes ein. Draht 94 verwendet. Die Haltebolzen 76 sind mit im Querschnitt v-förmigen Umfangsnuoen 96 (^Ig₀ ^ und 10) versehen, in denen uer -ürant geführt ist. Dabei ist die Drahtstärke natürlich gröber als die iiefe der Umfangsnuten 96, so daß eine durchgehende Anlagefläche auf der Auisenseiie des Drahues geuildet wira (j?ig. '!O)₀

Das Ausgangsglied ist nieroei ein ütift 9ö, aer das Eingangsglied ues v.eggebers 4^ bildet und mit einem abgerundeten x,nüe an einem .arm des ^urventasters 26 anliegtο Der andere Arm des nurvencasters do liegt mit einer .Flaniläche mit J^unk"überührung an dem Draht 94 an₀

der Verwendung eines Drantes 94 sind teilweise günstigere Drehmomente an aer jjiingangswelle erreichoaro Auch werden eventuelle Kippmomente vermieden, die bei nicht exakter Befestigung eines i'ederstahlbandes auftreten könnten, da die Auflagefläche gröbere ioleranzen zuläßt«,

jiin Vorteil der beschriebenen Konstruktion besteht darin, daß das Hadialspiel des Weggebers .seinen Einfluß auf die Umwandlung besitzt.

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Claims

±^Ja ten tanspr ache

inrichtung zur Umwandlung von Winkelstellungen in Iiinearwege unter Verwendung eines Steuerkurvenkörpers, an wexchem ein üurventaster zur Bewegungsübertragung auf ein linearbeweglicnes Ausgangsglied anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem
drehbewegliehen Eingangsglied (10) verbundene Steuerkurvenkörper (28) axial zur Drehachse des .üingangsgliedes sich erstreckende, in einer radial zu dieser Drehachse liegenden Spirale gekrümmte Anlagefläche (24) für den Kurventaster (26) aufweist und daß der Kurventaster (26) radial beweglich gelagert ist und mit einem entsprechend radial beweglichen Ausgangsglied (40) in Antrie bsverbinuung steht.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerkurvenkörper (28) mit dem drehbewegliehen Eingangsglied (10) eine radial zur Drehachse liegende Scheibe (12) verbunden und auf der
Stirnseite der Scheibe (12) ein in mehreren Windungen spiralig verlaufender Vorsprung (22) oder eine ebensolche !nut angebracht ist, deren Seitenwand die Anlagefläche (24) bildete

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der £urventasi;er (26) ein zweiarmiger Schwenkhebel ist, der um eine zur Drehachse des

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ilingangsgiiud.es (lO) geicreuzüe Achse (^O) schwenkbar gelagert ist uriu. mix einem Arm an aer Anlagefläche (24 J des oteueriturvenkörpers j28) und mit dem anderen Arm an einer jflanflache (58) des Iinearbewegiicuen Ausgangsgliedes (40) anliegt, die senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung ist_o

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ,daß der Kurventaster einen Schubstößel· (50) enthält, der in einer Rollen- oder Kugelführung (56, 58, b6) in der Bewegungsrichtung des Ausgangsgliedes (40) geradlinig beweglich geführt ist, und einen starr mit dem Schubstößel (50) verbundenen, an der Anlagefläche (24) des Steuerkurvenxcörpers [zti) anliegenden Fühler(72).

Einrichtung nach Anspruch 4ι dadurch gekennzeichnet, daß der Schubstößel (50) zweiparallele .Führungsflächen (52, 54) auf v/eist, von denen die eine an zwei im Abstand voneinander angeordneten iiollen- oder Kugeln (5b, 58) der Führung anliegt, und daß eine dritte Holle oder Ivugel (b6) im wesentlichen in der zwischen diesen beiuen Hollen oder Kugeln (5b, 58) verlaufenden Mittelebene unter dem Mnflub einer Feder (68) an der anderen Führungsflache (54) des Schubstößels (50) anliegt.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein spiralig verlaufender Vorsprung des Steuerkurvenkörpers von einem flexiblen Teil (84, 94) gebildet ist, der um längs einer

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Spiralbahn angeordnete Halte bolzen (Yo; herumgelegt ist<>

7ο Einrichtung nach Anspruch b, aadurch gekennzeichnet, daß der l'lexibxe Teil ein nana (o4) aus hochelastischem Material, z_ots_o Federstahl, ist«.

ö. Einrichtung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Teil ein urant (94) ist«.

y_o Einricntung nach Anspruch b, dadurch gelcennzeichnet, daß die lialteoolzen (Yb) im Querschnitt v-förmige Ümfangsnuten (96) auf v/ei j en, in denen der !Draht (94) geführt ist»

Einrichtung nach einem uer Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, uaß der flexible ^rfeil (ö4, 94) an einem Ende (86) fest eingespannt oder eingehängt ist und am anaeren Ende (ob) unter dem Einfluß einer Zugfeder (9u) steht₀

ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis iO, aaaurch gekennzeichnet, daß aie xialteDoxzen mit exzentrisch zu ihrer Achse angeordneten Zapfen in Bohrungen einer Scheibe gelagert und auf aer den Zapfen abgewandten Seite mit Quersclilitzen versehen sind_e

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12ο 'Kinricntung nach Anspruch i 1, dadurch gekennzeichnetj daß die Zapfen durch Vernieten mit der öcheioe verbunden sind ο

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