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Selbsttätige Schalteinrichtung, insbesondere für den Fadenführer beim
Aufwickeln von Draht Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Schalteinrichtungen,
insbesondere für den Fadenführer beim Aufwickeln von Draht, bei denen eine schrittweise
zu schaltende Stange durch einen mit ihr zum Ecken gebrachten Hebel fortbewegt und
nach Erreichung eines einstellbaren Gesamtschaltweges die Bewegungsrichtung der
Schaltstange umgekehrt wird, und hat in den Ansprüchen näher gekennzeichnete Neuerungen
im Antrieb der Schaltstange und eine besondere Ausführungsform einer solchen Schaltstange
zum Gegenstande, die die am Schluß der Beschreibung zusammengefaßten Vorteile aufweisen.
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Fig. i veranschaulicht die grundsätzliche Arbeitsweise der Vorrichtung:
Die Schaltstange i ist in den beiden Führungen :2 und 3 längsverschiebbar gelagert
und wird durch die Bremsfeder 4 innerhalb gewisser Grenzen an zufälligen, unbeabsichtigten
Bewegungen gehindert. Auf der Schaltstange sitzt lose der Schalthebel 5. Wird dieser
nahe an der Schaltstange angefaßt, P1, so läßt er sich längs derselben frei verschieben,
ohne sie mitzunehmen. Rückt jedoch der Angriffspunkt der einseitig wirkenden Kraft
weit genug von der Schaltstange ab, P2, so tritt Ecken ein und die Schaltstange
wird in der Richtung von P2 verschoben.
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Dieses an sich bekannte Eckprinzip, das bei Schraubzwingen, Schraffierapparaten,
Hebezeugen usw. zur einseitigen Verschiebung einer Stange bzw. zur Sicherung ihrer
Lage bereits verwendet wird, läßt sich nun in mannigfaltigster Weise zu einer selbsttätigen
Schalteinrichtung ausbilden, durch welche eine rotierende oder schwingende Antriebsbewegung
in eine hin und her gehende Schaltbewegung von stetig veränderlicher Größe (Schaltschritt)
oder Geschwindigkeit und veränderlichem Gesamtschaltweg erzeugt wird, wobei an den
Enden des Gesamtschaltweges die Eckrichtung des Schalthebels selbsttätig umgekehrt
wird.
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Bei der Schalteinrichtung nach Fig.2 erfolgt der Antrieb durch das
Schubkurbelgetriebe 6, 7, B. Auf der Stange 6 sitzt lose drehbar, jedoch axial nicht
verschiebbar, die Hülse 9, welche mit den beiden um i8o° versetzten Hebeln io und
ii und einem Stirnrad 12 starr verbunden ist. Die Hebel io und t i enthalten das
Muttergewinde für die Stellschrauben 13, 14. Das Stirnrad 12 steht in Eingriff mit
dem Zahnrad 15, welches eine Feder (Triebwerk) 16 nach einer bestimmten Richtung
zu drehen sucht. Die Drehbewegung der Nabe 9 wird durch die Schaltplatte 17, gegen
die sich entweder der H9Kelio oder ii anlegt, auf je i8o° beschränkt. In der gezeichneten
Stellung wird bei umlaufender Kurbel 8 der Schalthebel S in der Richtung von rechts
nach links zum- Ecken gebracht, die Schaltstange i also ruckweise weitergesteuert,
während in der umgekehrten Richtung von links nach rechts die Stellschraube 13,
die genügend nahe an der Schaltstange i auf den Schalthebel 5 wirkt, letzteren nach
rechts frei zurückschiebt. Nach einer entsprechenden Anzahl von Einzel-
Schaltungen
wird der mit der Schaltstange i verbundene Stellarm 18 unter Vermittlung des Anschlags
i9 die Stange 21 und damit die Schaltplatte 17 ruckweise nach links verschieben.
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In dem Augenblick, wo die Schaltplatte 17 den Hebel i i freigibt,
dreht sich unter der Wirkung der Feder 16 die Nabe 9 -mit dem Hebelpaar io, ii bis
zum Anschlag des Hebels io gegen die Schaltplatte 17, also um i8o' weiter. fetzt
wird der Schalthebe15 von links nach rechts zum Ecken gebracht, in der umgekehrten
Richtung jedoch durch die Stellschraube i4 auf der Schaltstange i frei verschoben.
Die Schaltstange wird also von links nach rechts geschaltet, bis der Stellarm 18
unter Vermittlung des Anschlags 2o die Schaltplatte 17 so weit nach rechts verschoben
hat, daß nach einer weiteren Drehung der Nabe 9 wiederum der Hebel i i sich gegen
17 abstützt und die Schaltung von rechts nach links von neuem beginnt. Die
Vorrichtung arbeitet also vollkommen selbsttätig. Die Vorschubgröße kann durch die
Stellschrauben 13, 14 für jede Schaltrichtung eingestellt werden. Der Gesamtschaltweg
ist nur von der Stellung der Anschläge i9 und 2o abhängig, kann also gleichfalls
in weiten Grenzen stetig eingestellt werden.
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Eine .wesentliche Vereinfachung läßt sich erzielen, wenn die Rückführung
des Schalthebels 5 durch Federn erfolgt. In Fig. 3 ist eine derartige Lösung schematisch
dargestellt. Hier ist für jede Schaltrichtung ein eigener Schalthebel (5,. und 52)
vorgesehen, die beide ständig unter der Wirkung der Druckfedern 22 und 23 stehen.
Der Antrieb der Schalthebel erfolgt durch den Bolzen 24, der in einer Geradführung
läuft und durch das Schubkurbelgetriebe 7, 8 in hin und her gehende Bewegungen versetzt
wird. Damit eine Schaltung nach nur einer Richtung möglich wird, muß einer der beiden
Schalthebel 5" 5: so festgehalten werden, daß ihm der Bolzen 24 in seiner Grenzlage
gerade noch erreichen, jedoch nicht mehr auf ihn einwirken kann. Dies geschieht
durch die Segmentscheibe 25, die in der gezeichneten Stellung den Schalthebel 5,
festhält. Hierbei wird also der Bolzen 24 nur auf den Hebel 5,
einwirken können,
die Schaltstange i daher von links nach rechts weiterschalten. Kurz vor der Kehrung
der Bewegung der Schaltstange stößt der Arm 18 gegen den Anschlag 2o und verschiebt
mit diesem die Stange 2,1 und die Tasche ä6. Dadurch wird die Kurbel 27 nach aufwärts
gedreht, bis sie schließlich unter dem Einfluß der Zugfeder 28 nach rechts umschnappt
und die Segmentscheibe 25 umlegt. Diese hält nun den Schalthebel 5,
fest,
gibt hingegen 51 frei, die Schaltstange i wird also nun von rechts nach links gesteuert.
Die Veränderung der Vorschubgröße oder des Schaltschrittes erfolgt hier durch den
zwischen beiden Schalthebeln angeordneten konischen Bolzen 29. Wird dieser in der
Richtung seiner Achse verschoben, so verändert sich die Vorschubgröße nach beiden
Schaltrichtungen hin um das gleiche Maß. Durch Verschiebung (Justierung) von 29
parallel zur Achse der Schaltstange i kann der Vorschub überdies auch noch für jede
Schaltrichtung beliebig groß eingestellt werden.
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Den Schalteinrichtungen nach Fig. 2 und 3 haftet ein Nachteil an,
der ihr Anwendungsgebiet stark einschränkt; während der Zeit, wo der Schalthebel
s (bzw. 5,. oder 52) auf der Schaltstange i frei zurückgleitet, wird diese axial
nur von der durch die Feder 4 erzeugten Reibung gehalten. Überdies bedingt das zwecks
Regelung der Vorschubgröße vorgesehene Spiel im Getriebe Stöße, welche die für die
Schalteinrichtung zulässige Höchstgeschwindigkeit herabsetzen. Beide Nachteile beseitigt
die Schalteinrichtung nach Fig. 4. Auf der Schaltstange i sitzt neben dem Schalthebel
s eine ihm in Form und Wesen genau gleichender Sperrhebel 45. Der Unterschied zwischen
den beiden Hebeln besteht nur darin, daß der durch den Hebel s hindurchgehende Bolzen
2,4 von der Kurbel 8 aus in schwingende Bewegungen versetzt wird, während der durch
den Hebel 45 hindurchgehende Bolzen 3o dauernd festgehalten wird. Von den (Blatt-)
Federn 3 i bis 34 legt sich je nach der Stellung der auf der Achse 35 sitzenden
Anschläge 36 und 37 immer j e nur eine an den Hebel 5 bzw. 45 an. In der gezeichneten
Stellung (Federn 32 und 34 abgehoben, also unwirksam) erfolgt eine Weiterschaltung
der Stange i nur in der Richtung von rechts nach links. Diese Bewegung läßt der
Sperrhebel 45 ohne weiteres zu; nach der andern Richtung hingegen sperrt er die
Stange i, so daß diese beliebig große gegen die Steuerungsvorrichtung wirkende Kräfte
aufnehmen kann. Für die rasche Umschaltung der Federpaare dient folgender Mechanismus:
Auf der Achse 35 sitzt die Tasche 38, in welche der exzenterartig geformte Umschaltenocken
39 eingreift. Auf gleicher Achse mit diesem Nocken ist die Kurbel 27 gelagert, die
unter dem Einfluß der Zugfeder 28 die gezeichnete oder die dazu symmetrische Grenzlage
anzunehmen bestrebt ist. Der Kurbelzapfen von 27 (evtl. als Rolle ausgebildet) wird
von dem Ring 4o der Stange 2i- umfaßt. Bei der Weiterschaltung der Stange i, in
der gezeichneten Stellung von rechts nach links, wird unter Vermittlung des Stellarmes
18 und des Anschlags i9 die Stange' 2 i und. damit der Ring 4o nach
links
verschoben; die Kurbel 27 wird langsam im Uhrzeigersinne gedreht und erreicht
schließlich die Kippgrenze. Beim Überschreiten derselben wird die Kurbel 27 durch
die stark gespannte Feder 28 rasch herumgeschwenkt, nimmt dabei den Umschaltnocken
3g mit, schaltet also die Tasche 38 und damit die Federnpaare 3i bis 34 plÖtzlich
um, so daß 32 und 34 an den Schalthebel 5 bzw. Sperrhebel 45 zur Anlage kommen.
Die Regelung der Vorschubgröße erfolgt hier durch Veränderung der Schwingungsweite
des Bolzens 24. Hierzu kann irgendeines der zahlreichen bekannten Regelgetriebe
für Veränderung der Hubgröße benutzt werden, so z. B. das bekannte Dreilenkergetriebe
4i, 42, 43. Durch Verstellung der Lage der Achse 44 kann der Hub des Bolzens
24 von Null an stetig gesteigert werden. Durch ein mit der Schaltstange i verbundenes
Leitlineal, das die Stellung des Bolzens 44 und damit die Schwingungsweite von 24
bestimmt, kann die Vorschubgröße selbsttätig nach einem beliebig wählbaren Gesetz
in Abhängigkeit vom Schaltweg verändert werden. Überdies kann ebenso wie bei den
Schalteinrichtungen nach Fig. 2 und 3 durch Umschalten der Stange 2i von Hand aus
die Schaltrichtung jederzeit nach Belieben umgekehrt werden.
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Soll die Schaltbewegung durch längere Zeit nach einer bestimmten Richtung
wirken, so muß die Schaltstange Kreisform bekommen (Schaltring bzw. Schaltscheibe).
Der Schalthebel kann dabei mit seiner Längsachse in der Ebene des Schaltringes liegen
oder aber aus dieser Ebene heraustreten. Die erstere Lösung ergibt eine besonders
gedrungene Bauart dann, wenn der Antriebspunkt 24 des Schalthebels auf der konkaven
Seite des Bogenstückes liegt, auf dem der Schalthebel 5 die Schaltscheibe 46 umgreift
(Fig. 5 und 6). Der in schwingende Bewegung versetzte Bolzen 24 bringt den Schalthebel
5 mit der Schaltscheibe zum Ecken und schaltet sie in der Richtung gegen die Feder
47, also dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt, weiter. In der anderen Schwingungsrichtung
wird der Schalthebel durch die in der Nähe der Eckstelle auf ihn wirkende Feder
47 frei zurückgedreht. Sieht man von den äußerst kleinen Drehbewegungen ab, die
der Schalthebel beim Fassen und Freigeben der Schaltscheibe ausführt, so schwingt
er ausschließlich um die Drehachse der Schaltscheibe 46. Die Regelung der Vorschubgröße,
die selbsttätige Umschaltung usw. lassen sich auch hier nach einer der in Fig. 2,
3 und 4 angegebenen Arten sinngemäß lösen. Außerdem ist es hier im Gegensatz zur
geraden Schaltstange auch möglich, die Schaltscheibe ständig nach einer Richtung
zu steuern und diese Richtung beispielsweise durch ein Kegelräderwendegetriebe in
Abhängigkeit vom gewünschten Hub umzukehren.
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Als hauptsächlichstes Anwendungsgebiet der v orbeschriebenen Schalteinrichtungen
(Fig.2 bis 6) kommt automatische Drahtwickelei in Frage. Bei dieser wird die Schalteinrichtung
zwischen Wickelmaschine und Vorratsspulenhalter (beide sind als für den Schaltvorgang
unwesentlich in die Darstellungen nicht aufgenommen) eingebaut. Von der Wickelspindel
aus wird durch geeignete Übertragungsmittel die Welle 8 (Fig. 2 bis 4) in umlaufende
Bewegung versetzt. An dem Stellarm 18 ist eine Drahtführungsgabel angebracht, über
die der Draht vom Spulenhalter zur Wickelspule läuft. Da die Vorschubgröße unabhängig
von der Umlaufzahl der Welle 8 stetig eingestellt werden kann, ist eine genaue Anpassung
derselben an die jeweilige Drahtstärke ohne Änderung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen Wickelspindel und Antriebwelle leicht möglich. Der Umstand, daß die Schaltung
ruckweise erfolgt, spielt beim Drahtwickeln keine Rolle, da die Drahtlaufrichtung
um mehrere Grade von der Tangente an die sich bildende Schraubenlinie abweichen
kann, ohne daß ein unbeabsichtigter Lagenwechsel eintritt. Die axiale Wickellänge
wird in einfachster Weise durch die Anschläge i9 und 2o eingestellt. Bei der Schalteinrichtung
nach Fig. 5 und 6 sitzt die Drahtführungsgabel auf einer Laufmutter, die von einer
mit der Schaltscheibe 46 direkt gekuppelten Schraubenspindel hin und her geschaltet
wird. (Insbesondere für das Spulen sehr dünner Drähte geeignet).
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Die Vorteile der beschriebenen Schalteinrichtungen auf dem Gebiete
der automatischen Drahtwickelei lassen sich wie folgt kurz zusammenfassen: i. Stetige
Einstellbarkeit des Vorschubes ohne Anwendung komplizierter Wechsel= rädergetriebe
o. dgl.
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2. Stetige Einstellbarkeit der Wickellänge durch verstellbare Anschläge;
kein umständliches Auswechseln von Kurvenscheiben.
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3. Möglichkeit, durch Bedienung der Stange 2i von Hand aus die Schaltrichtung
ohne Unterbrechung des Arbeitsvorganges jederzeit umzukehren; dadurch können Unregelmäßigkeiten
in der Wicklung (beispielsweise durch Verwendung starker Anschlußdrähte oder durch
Isolationsfehler bedingt) in einfachster Weise ausgeglichen werden.