DE2321971C2 - Schrittschaltmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrittschaltmotor mit einer Antriebswelle, mit einer über Arbeitszylinder und Kolben druckmittelbetätigbaren Hemmvorrichtung und mit einer über Arbeitszylinder und Kolben druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, wobei die Antriebswelle über Zahnrad, Stellklinke und Verzahnungen mit der Stelleinrichtung und der Hemm vorrichtung in gesteuerter alternierender Reihenfolge zusammenwirkt.

Ir. der Technik werden Schrittschaltmotoren der obengenannten Art für unterschiedlichste Einsatzzwekke benötigt, z. B. zum Steuern von sogenannten Programmschaltwerken usw. Bekannte Motoren mit Selbsthemmung sind jedoch in ihrem konstruktiven Aufbau sehr aufwendig und daher auch störanfällig und teuer. So geht z.B. aus der DE-OS 17 51766 ein pneumatischer Schrittschaltmotor hervor, dessen Welle Bewegungen sowohl in beide Bewegungsrichtungen als auch in einer einzigen Bewegungsrichtung ausüben kann. Um dies zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Welle mindestens zwei mit Abstand zueinander angeordnete Zahnräder trägt, die mit zwei verschiedenen pneumatischen Betätigungsvorrichtungen zusammenarbeiten. Ferner ist bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen, daß die Welle ein Synchronisationsrad hat, das mit einem Düsenträger zusammenarbeitet. Die pneumatisch betätigbaren Einrichtungen des bekannten Schrittschaltmotors sind miteinander funktionell über eine Steuer- und Speiseschaltung verbunden, die eine Schaltung zur Bildung von äußeren pneumatischen Steuerimpulsen umfaßt, die bei der Steuerung eines Verstärker-Wandlers erhalten werden. Darüber hinaus wird bei der Steuerung des bekannten Schrittschaltmotors vorausgesetzt, daß z. B. eine Impulsformschaltung, ein pneumatischer Verstärker, ein pneumatischer Widerstand, eine Kapazität usw. vorhanden sind. Der bekannte, in seinem Aufbau komplizierte und aufwendige Schrittschaltmotor ist daher auch voluminös.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Schrittschaltmotor mit in beide Richtungen drehbarer Welle geschafft werden, der einfach im Aufbau ist und aus einer minimalen Anzahl von Teilen besteht, so daß er in seiner Herstellung auch kostengünstig ist.

Die gestellte Aufgabe wird durch einen Schrittschaltmotor eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Antriebswelle ein einziges, sowohl mit der Stelleinrichtung als auch mit der Hemmvorrichtung zusammenwirkendes Zahnrad vorgesehen ist, daß die Verzahnung der Hemmvorrichtung und die Stellklinke der Stelleinrichtung miteinander über einen Käfig verbunden sind und hierbei einen festen Abstand voneinander aufweisen, daß der Abstand der Stellklinke und der Verzahnung und die Abmessungen der Zähne des Zahnrades so aufeinander abgestimmt sind, daß auch beim Weiterschalten des Zahnrades ständig wenigstens die Stellklinke oder die Verzahnung im Eingriff mit dem Zahnrad steht, und daß der eine Zylinderraum des die Stellklinke antreibenden Kolbens über eine Leitung und eine Drosselstelle mit einer Zuleitung und ein entsprechender Zylinderraum

des Kolbens der Hemmvorrichtung über eine Querleitung mit der Zuleitung verbunden ist, daß der andere Zylinderraum des Kolbens für die Stellklinke über eine Zuleitung und eine Drosselstelle mit einor zweiten Zuleitung und der andere Zylinderraum des Kolbens der Hemmvorrichtung über eine Querleitung mit der zweiten Zuleitung verbunden ist und daß abwechselnd eine der beiden Zuleitungen mittels eines Vierwegeventils mit einer Druckquelle in Verbindung bringbar ist.

Auf diese Weise erhält man einen Schrittschaltmotor, der einfach im Aufbau ist und der eine geringe Anzahl von bewegbaren Teilen aufweist und somit wartungs- und verschleißarm ist. Auch die Steuerung ist äußerst einfach, da an sich im Aufbau einfache und bewährte Bauteile, wie ein Vierwegeventil sowie Drosseln zunutze gemacht werden. Vor allem jedoch ist bei der Erfindung hervorzuheben, daß für die beiden Bewegungsrichtungen der Welle dieselben Einrichtungen zum Einsatz kommen, ohne bestimmte Einrichtungen außer Betrieb zu setzen. Somit wird auch der Aufwand zur Erreichung einzelner Bewegungen der Welle verringert.

Die Anordnung kann z. B. auch so getroffen werden, daß die Stellklinke mit dem Käfig starr bzw. drehbar verbunden ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Welle nur in einer bzw. nur in der anderen der beiden Bewegungsrichtungen bewegen kann. Hierbei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der zum Antreiben der Stellklinke dienende Kolben als Doppelkolben ausgebildet ist, wobei der Kolben der Hemmvorrichtung und der ³⁽⁾ Kolben der Stelleinrichtung rechtwinklig zueinander verlaufende Bewegungen ausführen können und der Käfig an der Hemmvorrichtung angelenkt sein kann. Durch diese Maßnahmen wird einerseits ein optimales Zusammenwirken des Käfigs mit der Hemmvorrichtung ^ sowie mit dem Stellglied erreicht, da sich diese praktisch mit Bezug auf die Welle gegenüber stehen, andererseits wird auf einfache Weise der erforderliche konstante Abstand zwischen der Stellklinke und der Hemmvorrichtung erreicht. Durch den Doppelkolben wird die Bewegung der Welle auf besonders einfache Weise erreicht.

Eine platzsparende Anordnung der Stellklinke kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, daß der Kolben eine Aussparung aufweist, in welche die Stellklinke eingreift. Ferner sieht eine zweckmäßige Maßnahme der Erfindung vor, daß der Käfig an seiner einen Seite durch das freie Ende des Kolbens der Hemmvorrichtung und an seiner anderen Seite über die Stellklinke durch deren Kolben geführt ist. Durch diese Maßnahme erübrigt sich eine lediglich für den Käfig vorgesehene Einrichtung, da diese durch die Hemmvorrichtung und die Stellklinke ersetzt wird.

Schließlich sieht eine vorteilhafte Maßnahme der Erfindung vor, daß die Stellklinke an einer Zunge des Käfigs um eine Achse drehbar gelagert ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Bewegung der Welle z. B. entgegen den Uhrzeigersinn vorgesehen ist.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schrittschaltmotors und

Fig. 2 einen Querschnitt (waagerechten Schnitt) durch die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform. ^b5

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schriusch;>!tmotors bezeichnet. Im Mittelbereich des Gehäuses 1 ist ein Hohlraum 2 ausgebildet, in dem ein Antriebsrad in Form eines Zahnrades 3 angeordnet ist, das mittels einer Achse, mit der das Zahnrad 3 fest verbunden ist und die gleichzeitig als Antriebswelle 4 dient, drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert ist. Weiterhin ist in dem Gehäuse 1 ein erster Zylinder 5 ausgebildet, der durch einen Kolben 6 in zwei Zylinderräume 7 bzw. 8 unterteilt ist. Ein zweiter Zylinder 9 wird durch einen zweiten Kolben 10 ebenfalls in zwei Zylinderräume 11 bzw. 12 getrennt In dem Gehäuse 1 ist weiterhin eine erste Leitung 13 vorgesehen, die den Zylinderraum 7 über eine Drosselstelle 14 und eine Zuleitung 15 mit einer nicht dargestellten Druckquelle und über eine Querleitung 16 mit dem Zylinderraum 12 des Kolbens 10 verbindet. Der Zylinderraum 8 dagegen steht über eine Zuleitung 17, eine Drosselstelle 18 und eine zweite Zuleitung 19 mit der Druckquelle und über eine Querleitung 20 mit dem Zylinderraum 11 des Kolbens 10 in Verbindung. Die beiden Zuleitungen 15 und 19 zu dem Schrittschaltmotor sind mit je einem Arbeitsausgang eines nicht dargestellten Vierwegeventils mit zwei Verbraucherausgängen, einem Abluftausgang und einem Zulufteingang, der an die Druckquelle angeschlossen ist, verbunden.

Der Kolben 10 der Hemmvorrichtung trägt an seinem freien Ende 21 eine Verzahnung 22, die sich je nach Stellung des Kolbens 10 in oder außer Eingriff mit dem Zahnrad 3 befindet. Bei der gezeigten Ausführungsform greift in dem einen Falle die Verzahnung 22 der Hemmvorrichtung in die Zähne am Umfang des Zahnrades 3 ein, im anderen Falle ist sie außer Eingriff mit diesen. An dem Kolben 10 ist weiterhin ein Käfig 23 angelenkt, derart, daß der Käfig 23 in Richtung X-X'mit dem Kolben 10 verschiebbar ist und im Bereich der Anlenkung in senkrechter Richtung Y-Y', dazu jedoch durch den Kolben 10 und eine weitere nicht dargestellte Einrichtung geführt wird. Der Käfig 23 trägt an seiner dem Kolben 10 gegenüberliegenden Seite eine Zunge 24, die eine Achse 25 trägt, in der eine Stellklinke 26 einer Stelleinrichtung drehbar gelagert ist. Die Stellklinke 26 greift in eine in dem Kolben 6 ausgebildete Aussparung 27 ein und wirkt mit den Flanken 28 bzw. 29 der Aussparung 27 in dem Kolben 6 zusammen.

Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel wird der Käfig 23 an seiner einen Seite durch den !Kolben 10 in Richtung X-X' geführt, während die weitere Führung von dem Kolben 6 übernommen wird. Dabei ist die Stellklinke 26 starr mit dem Käfig 23 verbunden, so daß bei einer Bewegung des Kolbens 6 der Käfig 23 und mit ihm die Stellklinke 26 in der Richtung V-Vbewegt wird, während durch den Kolben 10 die Bewegung des Käfigs in Richtung X-A"erfolgt.

Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform ist der Kolben 10 über den Käfig 23 mit der Stellklinke 26 und diese mit dem Kolben 6 in solcher Weise verbunden, daß die Stellklinke 26 sich mit dem Kolben 10 innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung des Kolbens 6 und diesem gegenüber gemäß den Pfeilen X-X'bewegen kann, daß sie jedocli andererseits sich mit dem Kolben 6 und relativ zum Kolben 10 gemäß den Pfeilen V-Vbewegen kann.

Der erfindungsgemäße Schrittschaltmotor arbeitet in folgtr.der Weise:

Wird durch das Vierwegeventil der Eingang A zu dem Schrittschaltmotor mit der Druckquelle verbunden, so gelangt das Druckmittel über die Zuleitung 19 sowohl in die Zuleitung 17 als auch in die Querleitung 20 zu dem Zylinderraum 11 des Kolbens 10. Dadurch wird dieser

Kolben 10 zunächst in seine eine Endstellung (vom Betrachter der Zeichnung aus gesehen) nach rechts bewegt, in der das Zahnrad 3 von der Hemmvorrichtung freigegeben wird, indem das Zahnrad 3 und die Verzahnung 22 der Hemmvorrichtung außer Eingriff gebracht werden. Gleichzeitig wird die mit dem Käfig 23 verbundene Stellklinke 26 mit dem Zahnrad 3 in Eingriff gebracht. Durch die Drosselstelle 18 in der Zuleitung 17 wird der Zustrom des Druckmittels in den Zylinderraum 8 verzögert. Dadurch wird erreicht, daß sich der Kolben 6 erst dann in Richtung Y bewegt, nachdem der Kolben 10 in seine Endstellung gelangt und die mit dem Kolben 10 gekoppelte Verzahnung 22 der Hemmvorrichtung außer Eingriff mit dem Zahnrad 3 gekommen ist.

1st die Stellklinke 26 an der Zunge 24 des Käfigs 23 drehbar um die Achse 25 gelagert, führt die Stellklinke 26 bei der Verschiebung des Kolbens 6 in Richtung Y eine solche Schwenkbewegung aus, daß das Zahnrad 3 in Pfeilrichtung C-D um eine Winkeleinheit gedreht wird.

Ist dagegen die Stellklinke 26 mit dem Käfig 23 starr verbunden, wird das Zahnrad 3 bei einer Bewegung des Kolbens 6 in Richtung Y durch die in Eingriff mit der Verzahnung des Zahnrades 3 stehende Stellklinke 26 in entgegengesetzte Richtung um eine Winkeleinheit mitgenommen.

In beiden Fällen ist die Anordnung so getroffen, daß bei diesem ersten Schritt zunächst die Verzahnung 22 am freien Ende 21 des Kolbens 10 außer Eingriff mit dem Zahnrad 3 und die Stellklinke 26 in Eingriff mit dem Zahnrad 3 gebracht wird, woraufhin der Kolben 6 seine Bewegung ausführt, die über die Stellklinke 26 zu einer Verstellung des Zahnrades 3 um einen Schritt, dessen Größe natürlich einstellbar ist, führt.

Während des Ablaufs dieser Vorgänge ist die Zuleitung 15 über das Vierwegeventil mit der Abluftleitung oder der Rücklaufleitung zu der Druckquelle verbunden.

Erfolgt nun durch das Vierwegeventil eine Umsteuerung derart, daß nunmehr die Druckquelle mit der Eingangsseite B des Schrittschaltmotors und die Zuleitung 19 mit der Abluftleitung oder der Rüeklaufleitung verbunden ist, wird der Kolben 10 über die Zuleitung 15 und die Querleitung 16 von dem Zylinderraum 12 her mit dem Druckmittel beaufschlagt, wodurch der Kolben 10 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles X ausführt, wobei die Verzahnung 22 mit der

ίο Verzahnung des Zahnrades 3 in Eingriff kommt und dieses blockiert. Der Druckaufbau in dem Zylinderraum 7 wird durch die in der Leitung 13 angeordnete Drosselstelle 14 verzögert, so daß der Kolben 6 erst in Richtung des Pfeiles Y' bewegt wird, nachdem die Hemmvorrichtung voll in Eingriff mit dem Zahnrad 3 steht. Gleichzeitig damit wird der Käfig 23 mit der Stellklinke 26 in Richtung des Pfeiles X bewegt und diese außer Eingriff mit der Verzahnung des Zahnrades 3 gebracht. Dadurch kann die Stellklinke 26 durch den Kolben 6 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt werden.

Durch eine Umsteuerung des Vierwegeventils läßt sich dieser Vorgang wiederholen, wodurch schrittweise eine Drehung des Zahnrades 3 über einen beliebigen Winkelbereich erreicht wird.

Man kann natürlich den Hub einstellen und variieren, so daß man sich verschiedensten Gegebenheiten anpassen kann. Ebenso kann man die Schaltfolge und die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Operationen sowie deren Dauer einstellen und den jeweiligen Erfordernissen anpassen.

Der Schrittschaltmotor, der z. B. auch noch bei sogenannten Zählsteuerungen oder Wiederholsteuerungen, beim Antreiben von Schalttellern, in Umkehrgetrieben usw. verwendet werden kann, hat auch noch den Vorteil eines einfachen Aufbaus, vor allem hat er auch die Vorteile, die für pneumatischen oder hydraulischen Betrieb charakteristisch sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schrittschaltmotor mit einer Antriebswelle, mit einer über Arbeitszylinder und Kolben druckmittelbetätigbaren Hemmvorrichtung und mit einer über Arbeitszylinder und Kolben druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, wobei die Antriebswelle über Zahnrad, Stellklinke und Verzahnungen mit der Stelleinrichtung und der Hemmvorrichtung in gesteuerter alternierender Reihenfolge zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (4) ein einziges, sowohl mit der Stelleinrichtung (6, 7, 8, 25 und 26) als auch mit der Hemmvorrichtung (10,11,12,21 und 22) zusammenwirkendes Zahnrad (3) vorgesehen ist, daß die Verzahnung (22) der Hemmvorrichtung (10, 11, 12, 21 und 22) und die Stellklinke (26) der Stelleinrichtung (5,7,8,25 und 26) miteinander über einen Käfig (23) verbunden sind und hierbei einen festen Abstand voneinander aufweisen, daß der Abstand der Stellklinke (26) und der Verzahnung (22) und die Abmessungen der Zähne des Zahnrades (3) so aufeinander abgestimmt sind, daß auch beim Weiterschalten des Zahnrades (3) ständig wenigstens die Stellklinke (26) oder die Verzahnung (22) im Eingriff mit dem Zahnrad (3) steht, und daß der eine Zylinderraum (7) des die Stellklinke (26) antreibenden Kolbens (6) über eine Leitung (13) und eine Drosselstelle (14) mit einer Zuleitung (15) und ein entsprechender Zylinderraum (12) des Kolbens

(10) der Hemmvorrichtung (10, 11, 12, 21 und 22) über eine Querleitung (16) mit der Zuleitung (15) verbunden ist, daß der andere Zylinderraum (8) des Kolbens (6) für die Stellklinke (26) über eine Zuleitung (17) und eine Drosselstelle (18) mit einer zweiten Zuleitung (19) und der andere Zylinderraum

(11) des Kolbens (10) der Hemmvorrichtung (10,11, 12, 21 und 22) über eine Querleitung (20) mit der zweiten Zuleitung (19) verbunden ist und daß abwechselnd eine der beiden Zuleitungen (15, 19) mittels eines Vierwegeventils mit einer Druckquelle in Verbindung bringbar ist.

2. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellklinke (26) mit dem Käfig (23) starr verbunden ist.

3. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellklinke (26) mit dem Käfig (23) drehbar verbunden ist.

4. Schrittschaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Antreiben der Stellklinke (26) dienende Kolben (6) als Doppelkolben ausgebildet ist.

5. Schrittschaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) der Hemmvorrichtung (10,11,12,21 und 22) und der Kolben (6) der Stelleinrichtung (6, 7, 8, 25 und 26) rechtwinkelig zueinander verlaufende Bewegungen ausführen und daß der Käfig (23) an der Hemmvorrichtung (10, 11,12,21 and 22) angelenkt ist.

6. Schrittschaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) eine Aussparung (27) aufweist, in welche die Stellklinke (26) eingreift.

7. Schrittschaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (23) an seiner einen Seite durch das freie Ende (21) des Kolbens (10) der Hemmvorrichtung (10, 11, 12, 21 und 22) und an seiner anderen Seite über die Stellklinke (26) durch deren Kolben (6) geführt ist.

8. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1 oder 3_: dadurch gekennzeichnet, daß die Stellklinke (26) an einer Zunge (24) des Käfigs (23) um eine Achse (25) drehbar gelagert ist