DE2457587C2 - Schrittantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schrittantrieb zur schrittweisen Bewegung eines Körpers, insbesondere zum schrittweisen Drehen einer Nockenscheibe oder -walze, über eine daran angebrachte Verzahnung, mit einer exzentergetriebenen Transportklinke und einem Federkraftspeicher zum Antrieb bei jedem Transportschritt sowie mit einem gehäusefesten, starren Anschlag für die Transportklinke zur Vermeidung einer unerwünschten Weiterbewegung des Körpers nach Vollendung eines jeden Transportschrittes.

Besonders bei elektrischen Schaltwerken mit einem Federkraftspeicher zur Durchführung der Schritte in einem Schrittantrieb tritt die Schwierigkeit auf, daß wegen großer Schaltgeschwindigkeit auch erhebliche Beschleunigungskräfte an dem zu bewegenden Körper auftreten, die ein »Überschleudern«, also eine Bewegung um mehr als eine Zahnteilung, bewirken können, beispielsweise an einem Schaltrad zur Betätigung elektrischer Kontakte. Bei elektrischen Schaltgeräten muß ein solches Oberschleudern aber zuverlässig deshalb vermieden werden, damit die elektrischen Kontakte sicher schalten und damit der erforderliche Kontaktdruck für die geschlossenen Kontakte und eine ausreichende öffnungsweite sichergestellt werden. Andernfalls würden die Kontaktflächen verzundern und sehr bald zerstört sein.

Hinzu kommt noch, daß der verwendete Kraftspeicher so dimensioniert werden muß, daß er verschiedenen Anwendungen genügt Hierdurch muß seine Feder überdimensioniert werden, wodurch die Ober-Schleudergefahr steigt

An sich gibt es bereits technische Lösungen, mit denen ein Oberschleudern sicher vermieden werden kann. So werden beispielsweise in · dem Buch von O. Richter und Rv.Voss »Bauelemente der Feinmechanik«, VEB Verlag Technik Berlin, 1959, auf den S. 464 bis 466 Schrittschaltwerke beschrieben, bei denen die Transportklinke jeweils bei Beendigung ihres Transportschrittes an einen gehäusefesten Anschlag anschlägt Durch den Formschluß zwischen dem

as schrittweise bewegten Körper der Transportklinke und dem gehnusefesten Anschlag ist es dem bewegten Körper unmöglich, zu überschleudern.

Mit der bekannten Anordnung ist es aber leider nicht möglich, nach Vollendung eines Transportschrittes den schrittweise zu bewegenden Körper von Hand oder motorisch weiterzubewegen, da die am gehäusefesten Anschlag anliegende Transportklinke dies verhindern würde.

Zwar ist aus der DL-PS 21 753 ein Schrittschaltwerk mit einer Schaltklinke bekannt die elastisch nachgiebig ist Die Elastizität der bekannten Schaltklinke würde auch nach Vollendung eines Transportschrittes gestatten, den schrittweise zu bewegenden Körper weiterzubewegen. Hierbei würde sich aber an dem zu bewegenden Körper ein Rastmoment auswirken, das von dem Eingriff der Transportklinke in die Transportverzahnung herrührt

Ein Überschleudern des schrittweise zu bewegenden Körpers könnte ohne gehäusefesten Anschlag für die Transportklinke nicht verhindert werden, so daß man mit nur relativ kleinen Schaltgeschwindigkeiten arbeiten müßte, was seinerseits wieder zu einem langsamen Schalten führt, wodurch elektrische Kontakte ebenfalls einer stärkeren Abnutzung ausgesetzt sind.

Aus dem DT-Gbm 69 41 772 ist ebenfalls ein Schrittantrieb in Form einer exzentergetriebenen Transportklinke bekannt. Bei diesem Schrittantrieb sorgt eine Feder dafür, daß die Transportklinke nicht aus der Transportverzahnung herausschwenken kann, sobald der Exzenter in der entsprechenden Richtung dreht. Die gewissermaßen einen gehäusefesten Anschlag darstellende Feder kann aber das erwähnte Überschleudern des schrittweise zu bewegenden Körpers nicht verhindern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schrittantrieb zur schrittweisen Bewegung eines Körpers zu schaffen, wobei auch bei hoher Schaltgeschwindigkeit eine unzulässige Weiterbewegung der Nockenscheibe bzw. -walze, also ein Überschleudern, verhindert wird und andererseits aber eine gewollte Weiterbewegung von Hand oder auch mit Hilfe eines Motors ohne unverhältnismäßig hohen Drehmomentbedarf möglich ist. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch

gelöst, daß zwischen der Transportklinke und dem Exzenter eine Kupplung vorgesehen ist, mit deren Hilfe unter Mitnahme durch den Exzenter die Transportklinke zu Beginn eines jeden Transportschrittas in die Verzahnung des Körpers eingeschwenkt und nach Vollen- S dung eines jeden Transportschrittes wieder herausgeschwenkt wird.

Der Erfindungsgegenstand weist gegenüber den bekannten Ausführungen die Vorteile auf, daß ein beliebig hohes Moment für die Schrittbetätigung eingesetzt werden kann, um beispielsweise noch zusätzliche Aufgaben in einem Schaltgerät zu erfüllen oder genügend Drehmomentreserve «rreichen zu können. Es können beliebig hohe Schaltgeschwindigkeiten verwendet werden, da ein Oberschleudern zuverlässig vermieden wird. Durch die Verwendung eines Federkraftspeichers findet jeweils die Durchführung eines mechanischen Schnellschrittes mit Schrittvollendung statt, so daß auf zusätzliche elektrische Schrittkontakte verzichtet werden kann. Eine freie Betätigung des schrittweise anzutreibenden Körpers bleibt fast zu jedem Zeitpunkt möglich, sowohl die Bewegung von Hand als auch mittels eines Motors werden deshalb nicht behindert. Der Federkraftspeicher kann universell ausgelegt werden, wodurch weniger verschiedene Teile am Lager gehalten werden müssen, die sonst notwendig wären, wenn der Schrittantrieb für verschiedene Anwendungsfälle ausgelegt werden müßte. Ferner ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch das Herausschwenken der Tiansportklinke, diese das von einer Bedienungsperson wahrgenommene Rastgefühl bei Handverstellung der Nockenscheibe oder -walze nicht beeinflussen kann. Hierdurch wird eine Einstellung der Nockenscheibe oder -walze in Zwischenstellungen zwischen den gewollten Raststellungen weitgehend vermieden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Einzelheiten des Schnittantriebs angegeben.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Schrittantrieb mit einem Spannhebel, Getrieberädern und einem elektrischen Motor,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine Di aufsieht auf eine Transportklinke mit Exzenter und einer Reibungskupplung mit einer unter Federdruck stehenden Kugel,

F i g. 3 eine Abwandlung des Gegenstandes gemäß F i g. 2 mit einem Rastfinger,

F i g. 4 unter Weglassung des Spannhebels, der Getrieberäder und des Motors eine Draufsicht auf den Schrittantrieb vor Einleitung eines Schrittes,

F i g. 5 eine weitere Draufsicht auf den Gegenstand der F i g. 4, nach Einleitung des Transportschrittes,

F i g. 6 eine weitere Draufsicht auf den Gegenstand gemäß F i g. 4 nach Vollendung eines Tmnsportschrittes,

F i g. 7 eine weitere Draufsicht auf den Gegenstand gemäß Fig.4, wobei die Transportklinke ihre Maximalauslenkung und der Exzenter seinen Totpunkt überschritten haben,

F i g. 8 eine weitere Draufsicht auf den Gegenstand gemäß Fig.4, mit aus der Verzahnung einer Nockenscheibe bzw. -walze ausgehobener Transportklinke.

Eine Nockenscheibe bzw. -walze (F i g. 1) soll schrittweise in Richtung eines Pfeiles 6 gedreht werden. Der Betätigung des Schrittantriebes selbst dient ein Spannhebel 20. der unter dem Druck einer Druckfeder 21 steht, die sich ihrerseits an einem Gehäuse 9 abstützt. Der Spannhebel 20 ist um eine Achse 4, auf der auch die Nockenscheibe oder -walze i gelagert ist, verschwenkbar gelagert und kann in Richtung eines Pfeiles 31 bzw. in entgegengesetzter Richtung verschwenkt werden. Hierzu tastet er die Spannkurve eines Spannockens 26 ab, der Bestandteil eines Spannrades 25 ist; letzteres wird in Richtung eines Pfeiles 28 ständig gedreht Dabei wird der Spannhebel 20 unter Zusammendrückung der Druckfeder 21 von der Spannkurve 33 in die in F i g. 1 gezeigte Lage gebracht Sobald das Spannrad 25 um einen relativ sehr kleinen Winkel weitergedreht wurde, kann der Spannhebel in Richtung des Pfeils 31 schlagartig verschwenkt werden, wobei sich die Druckfeder 21 entspannt Ein Anschlag 3 (Fig. 1) begrenzt hierbei die Verschwenkung des Spannhebels 20 dadurch, daß die Ausnehmung 22 im Spannhebel 20 an den Anschlag 3 anschlägt. Hierbei nimmt dann der Spannhebel 20 die in F i g. 1 mit unterbrochenen Linien angedeutete Lage ein.

Durch die beschriebene Verschwenkung des Spannhebels 20 hat letzterer über eine Verzahnung 24 ein Ritzel 12 in Drehung versetzt wodurch auch ein ebenfalls zu der Transportmechanik gehörender, mit dem Ritzel 12 einstückig verbundener Exzenter 14, dessen Funktion weiter unten noch genauer beschrieben wird, gedreht wurde. Die Verzahnung 24 am Spannhebel 20 bildet einen Teil einer Ausnehmung 23.

Der Drehung des Spannrades 25 dient ein Zahnrad 29 bzw. ein aus mehreren Zahnrädern bestehendes Untersetzungsgetriebe, das seinerseits von einem Motor 30, z. B. einem Elektromotor, angetrieben wird.

In der beschriebenen Weise wird der Spannhebel 20 jeweils langsam in die in F i g. 1 gezeigte Lage gebracht, um dann schlagartig in die mit unterbrochenen Linien in F i g. 1 angedeutete Lage verschwenkt zu werden. Hierbei wird die Nockenscheibe oder -walze 1 jeweils um einen Transportschritt gedreht.

Das Spannrad 25 kann mit zwei Spannocken 26 ausgestattet sein, wie dies die F i g. 1 zeigt, oder es können auf dem Spannrad 25 auch nur ein einziger Spannocken oder mehr als zwei Spannocken angebracht sein. Die Anzahl der verwendeten Spannocken 26 richtet sich nach den Bedürfnissen, die an den Schrittantrieb gestellt werden. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Spannhebel 20 bei einer Umdrehung des Spannrades 25 zweimal gespannt und kann dementsprechend auch zweimal schlagartig in Richtung des Pfeiles 31 verschwenkt werden.

Bei dem Gegenstand gemäß Fig.4 wurde die Spannhebelmechanik nicht dargestellt um die Funktion des Schrittantriebes bei Durchführung der einzelnen Transportschritte an der Nockenscheibe oder -walze 1 besser beschreiben zu können.

Eine Transportklinke 11, deren Transportzahn eine an die Verzahnung der Nockenscheibe oder -walze 1 angepaßte Gestalt zur Herstellung eines Formschlusses zwischen der Transportklinke 11 und der Verzahnung 2 aufweist (F i g. 4), ist auf einem Exzenter 14 gelagert. In F i g. 4 ist zu sehen, daß das mit dem Exzenterkern einstiickige Ritzel 12 die Transportklinke 11 daran hindert, vom Exzenterkern zu gleiten. Auf der entgegengesetzten Seite wird die Transportklinke 11 mittels einer Platte 18 vor dem Herabgleiten bewahrt. Die gesamte Anordnung wird mittels einer durchgehenden Bohrung 13 auf eine gehäusefeste Achse aufgesteckt. Auf die Platte 18 kann auch verzichtet werden, sofern ihre Funktion von einer Gehäusewandung übernommen wird.

Zwischen der Transportklinke 11 und dem Exzenter 14 befindet sich eine Kupplung, die beispielsweise aus

einer als Rastelement wirkenden Kugel 16 (F i g. 2) und einer die Kugel gegen die entsprechende Rastfläche drückenden Druckfeder 17 bestehen kann. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist die Kugel 16 gerade in eine Nut im Exzenter 14 eingerastet; diese Nut bzw. mehrere dieser Nute können im Exzenter 14 vorhanden sein, sie müssen es aber nicht, um die Funktion zu gewährleisten.

Anstatt der Verwendung einer Kugel in Verbindung mit einer Druckfeder kann auch aus dem Material der Transportklinke 11 ein Rastfinger 19 (Fig.3) ausgeformt sein, der die gleiche Funktion wie die unter Federdruck stehende Kugel erfüllt. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 brauchen Nute im Exzenter 14 nicht vorhanden zu sein, um die beschriebene Funktion sicherzustellen.

Die in F i g. 4 gezeigte Lage des Exzenters 14 ist diejenige, die der Exzenter 14 vor Einleitung eines Transportschrittes einnimmt. Hierbei liegt die Transportklinke 11 an einem gehäusefesten Anschlag 10 an und ist damit aus der Verzahnung 2 der Nockenscheibe oder -walze 1 ausgehoben. Diese Stellung des Exzenters 14 entspricht der in F i g. 1 gezeigten Stellung des Spannhebels 20. Hierbei kann die Nockenscheibe oder -walze 1 durch andere Mittel, also z. B. im »Schnellgang« oder von Hand, in Richtung des Pfeiles 6 gedreht werden; diese Drehrichtung wird von der unter dem Druck einer Druckfeder 8 stehenden Rastklinke 7 freigegeben.

Wird nun der Exzenter 14 in Richtung eines Pfeiles 27 (F i g. 5) geringfügig gedreht, dann wird auf Grund des weiter oben beschriebenen Reibschlusses zwischen dem Exzenter 14 und der Transportklinke 11 letztere in Eingriff mit der Verzahnung 2 der Nockenscheibe oder -walze 1 gebracht (F i g. 5).

Wird der Exzenter 14 weiter in Richtung des Pfeiles 27' gedreht und nimmt er schließlich die in F i g. b gezeigte Lage ein. dann hat die Transporiklinke 11 ihre maximale Auslenkung erreicht und dabei einen Transportschritt an der Nockenscheibe oder -walze 1 durchgeführt, was auch an der inzwischen weitergelaufenen Markierung 5 (F i g. 6) sichtbar wird. Dabei kann jeder der Transportschritte sehr rasch vonstatten gehen, ein »Überschleudern«, d.h. ein unbeabsichtigtes Weiterdrehen der Nockenscheibe oder -walze 1 über einen Transportschritt hinaus, ist zuverlässig dadurch vermieden, da3 die Transportklinke 11 mit ihrer Anschlagfläche 15 an einen gehäusefesten Anschlag 3 anschlägt. Auf diese Weise kommt ein FormschluB von dem gehäusefesten Anschlag 3 über die Transportklinke 11 und die Verzahnung 2 mit der Nockenscheibe oder -walze 1 zustande, der ein unbeabsichtigtes Weiterdrehen der Nockenscheibe oder -walze 1 unmöglich macht

Der Spannhebel 20 (F i g. 1) dreht den Exzenter 14 über die maximale Auslenkung der Transportklinke 11 (F i g. 7) in Richtung eines Pfeiles 27" hinaus, so daß die Transportklinke 11 wieder etwas zurückgezogen wird Die in der F i g. 7 gezeigte Stellung des Exzenters 14 und damit die Stellung der Transportklinke 11 entsprechen der vollen Auslenkung des Spannhebels 20, wie sie in unterbrochenen Linien in F i g. 1 angedeutet ist. Die in F i g. 7 gezeigte, etwas von ihrer maximalen Auslenkung wieder zurückgezogene Lage der Transportkünke 11 erlaubt es dieser, an dem gehiiusefesten Anschlag 3 vorbei bis zu dem weiteren gehäusefesten Anschlag 10 zu verschwenken. Hierzu wird der weiter oben schon beschriebene Reibschluß zwischen dem Exzenter 14 und der Transportklinke 11 verwendet, der es dem Exzenter 14 erlaubt, bei seiner anschließenden Verdrehung in Richtung eines Pfeiles 32 (F i g. 8) die Klinke 11 bis zum Anschlag 10 zu führen und von da ab sich weiter in Richtung des Plfeiles 32 relativ zur Transportklinke H zu verdrehen; zwar durchläuft die Transportklinke 11 hierbei erneut ihre maximale Auslenkung, der Kopf der Transportklinke 11 ist, aber, wie dies F i g. 8 deutlich zeigt, so ausgebildet, daß der gehäusefeste Anschlag 3 die Klinkenbewegung in Richtung der Längsachse der Transportklinke 11 nicht behindern kann.

Durch weitere Verdrehung des Exzenters 14 in Richtung des Pfeiles 32' (F i g. 4), was durch weiteres Spannen des Spannhebels 20 (Fig. 1) mittels eines der Spannocken 26 erreicht wird, gelangt der Exzenter 14 schließlich in die in F i g. 4 gezeigte Anfangslage zurück, wobei dann die Transportklinke 11 auch die in F i g. 4 gezeigte Lage einnimmt. Von nun an kann ein neuer Transportschriitt der Nockenscheibe oder -walze 1 eingeleitet werden.

Wie aus den beiden Ausführungsbetspielen gemäß F i g. 2 und F i g. 3 hervorgeht, kann der Exzenter 14 bzw. dessen Kern mit einer oder mehreren Nuten versehen werden, um bestimmte Vorzugsstellungen in Form von Raststellen vorzusehen. Bei jedem der beiden erwähnten Ausführungsbeispiele sind jeweils zwei einander gegenüberliegende Nute im Exzenter 14 vorgesehen. Dabei ist daran gedacht worden, bei der Exzenter- bzw. Transportklinkenstellung gemäß F i g. 7 und bei der gemäß F i g. 4 jeweils eine Vorzugsstellung, also eine Raststellung, vorzusehen. Hierdurch würde das Verschwenken der Transportklinke 11 in die Verzahnung 2 hinein (F i g. 4, 5) bzw. aus der Verzahnung heraus (Fig. 7, 8) erleichtert Für die Funktion des Schrittantriebs sind diese beiden Raststellungen aber grundsätzlich nicht notwendig.

Die Flanken der Nute im Exzenter 14 (F i g. 2, 3) !«innen so ausgelegt werden, daß die Transportklinke 11 bei Erreichung der Endlage gemäß F i g. 4 bereits wieder einen Teilbetrag der Schwenkbewegung in Richtung auf die Verzahnung 2 zu durchläuft bzw. daß die Transportklinke 11 bei Erreichung der in Fig.7 gezeigten Lage bereits wieder einen kleinen Betrag einer Schwenkbewegung aus der Verzahnung 2 heraus in Richtung auf den gehäusefesten Anschlag 10 durchläuft was immer dadurch zustande kommt daß die Kugel 16 bzw. der Rastfinger 19 in die betreffende Nut im Exzenter 14 hineinschnappt wodurch der Transportklinke 11 ein Schwenkimpuls erteilt wird.

Der Schrittantrieb ist nicht auf den Antrieb der er wähnten Nockenscheibe oder -walze 1 beschränkt son dem er ist vielmehr auf jeden scheibenförmigen, trom melförmigen, stangenförmigen Körper oder ähnlich« Körper anwendbar, die schrittweise gedreht bzw. be wegt werden müssen. So könnte beispielsweise aucl ein entlang einer geradlinigen Bahn verschiebbare! Körper schrittweise verschoben werdea Alle schritt weise zu verdrehenden bzw. zu verschiebenden Körpei sollten aber mit einer Verzahnung ausgestattet sein.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schrittantrieb zur schrittweisen Bewegung eines Körpers, insbesondere zum schrittweisen Drehen einer Nockenscheibe oder -walze, über eine daran angebrachte Verzahnung, mit einer exzentergetriebenen Transportklinke und einem Federkraftspeicher zum Antrieb bei jedem Transportschritt sowie mit einem gehäusefesten, starren Anschlag für die Transportklinke zur Vermeidung einer unerwünschten Weiterbewegung des Körpers nach Vollendung eines jeden Transportschrittes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Transportklinke (11) und dem Exzenter (14) eine Kupplung (14,16,17; 14,19) vorgesehen ist mit deren Hilfe unter Mitnahme durch den Exzenter die Transportklinke zu Beginn eines jeden Transportschrittes in die Verzahnung (2) des Körpers eingeschwenkt und nach Vollendung eines jeden Transportschrittes wieder herausgeschwenkt wird.

2. Schrittantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Länge der Verzahnung (24) des den Exzenter (14) drehenden Spannhebels (20) so bemessen ist, daß der Exzenter nach Vollendung eines Transportschrittes bei Erreichen der größten Auslenkung der Transportklinke (11) in gleicher Richtung weiterdreht, bis sich die Transportklinke von dem gehäusefesten Anschlag (3) wieder so weit zurückgezogen hat, daß sie an ihm vorbeischwenken kann.

3. Schrittantrieb nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Kupplung aus dem Exzenter (14) einerseits und einer in der Transportklinke (11) geführten, unter dem Druck einer Druckfeder (17) stehenden Kugel (16) andererseits besteht.

4. Schrittantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Kupplung aus dem Exzenter (14) einerseits und einem Rastfinger (19) andererseits besteht der einstückig mit der Transportklinke (11) in Verbindung steht.

5. Schrittantrieb nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kupplung gehörende Umfangsfläche des Exzenters (14) mit einer oder mehreren Raststellungen bildenden Nuten ausgestattet ist in welche die Kugel (16) bzw. der Rastfinger (19) einfallen können.