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Schrittschaltwerk Die Erfindung betrifft ein Schrittschaltwerk mit
drei durch zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen verschiedener Zahnhöhe miteinander
im Eingriff stehenden, auf einer gemeinsamen Achse drehbaren Drehkörper, von denen
der mittlere ein axiales Spiel zwischen den beiden äußeren hat und einer der äußeren
in schrittartige Drehbewegungen versetzt wird.
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Das durch die Erfindung geschaffene .Schrittschaltwerk ist insbesondere
für den Transport von perforierten Registrierstreifen bestimmt, die z. B. einem
Streifenlocher oder einem zur Datenverarbeitung dienenden Gerät zugeführt werden.
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Soweit bisher für Schrittschaltwerke Sperrklinkengetriebe benutzt
wurden, eignen sie sich nur für verhältnismäßig niedrige Arbeitsgeschwindigkeiten.
Bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten besteht jedoch die Gefahr, daß sich das Sperrad
wegen der eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung hervorrufende Kräfte über
eine die vorgesehene Schrittlänge übersteigende Strecke bewegt, so daß besondere
Vorkehrungen getroffen werden müssen, um ein solches »Springen« des Sperrades zu
verhindern. Solche Einrichtungen arbeiten jedoch geräuschvoll, wobei ein weiterer
Nachteil aller Sperrklinkengetriebe darin liegt, daß sie einem verhältnismäßig großen
Verschleiß unterliegen.
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Es ist zwar auch ein Schrittschaltwerk bekannt, bei dem drei durch
zwei sägezahnartige Stirnverzahnungen verschiedener Zahnhöhe miteinander im Eingriff
stehende Drehkörper auf einer gemeinsamen Achse drehbar gelagert sind, wobei der
mittlere Drehkörper ein axiales Spiel zwischen den beiden äußeren hat und einer
der äußeren Drehkörper in schrittartige Drehbewegungen versetzt wird. Bei der bekannten
Bauart eines solchen Schrittschaltwerks ist jedoch ebenfalls trotz seines komplizierten
Aufbaus das trägheitsbedingte Springen des angetriebenen Teils nicht zuverlässig
vermieden.
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Demgegenüber verfolgt die Erfindung das Ziel, ein Schrittschaltwerk
zu schaffen, welches sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten, nämlich mehr als hundert
Schritte pro Sekunde, zuläßt und trotzdem nur einem geringen Verschleiß unterliegt.
Zu diesem Zweck wird ein Schrittschaltwerk der erwähnten Art gemäß der Erfindung
in der Weise ausgebildet, daß der mittlere Drehkörper als Mitnehmerorgan ausgebildet
ist und durch äußeren Antrieb in hin- und hergehende Drehbewegung versetzt wird,
daß die Flankenwinkel der Stirnverzahnungen gleich groß sind, die Länge des axialen
Spieles des Mitnehmerorgans dem Betrag nach zwischen den Zahnhöhen der verschiedenen
Stirnverzahnungen liegt und daß schließlich der als Nockenorgan ausgebildete Drehkörper
in dem dem Drehsinn des angetriebenen Drehkörpers entgegengesetzten Sinn durch eine
Feder vorgespannt ist.
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Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist eine Ausbildung vorgesehen,
bei welcher bei den ineinandergreifenden Stirnverzahnungspaaren jeweils eine Verzahnung
nur einen einzigen Zahn aufweist. Dabei kann das Mitnehmerorgan axial in Richtung
auf den angetriebenen Drehkörper durch eine Feder vorgespannt sein.
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Ferner erstreckt sich die Erfindung auf eine vorteilhafte Ausführungsform,
bei welcher eine Rastvorrichtung für den angetriebenen Drehkörper zwischen je zwei
Teildrehbewegungen vorgesehen ist. Schließlich kann eine Umstellbarkeit des Schrittschaltwerks
vorgesehen sein, indem das Nockenorgan mittels einer Feder in beiden Drehrichtungen
vorspannbar ist.
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Ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen
beschrieben.
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F i g. 1 zeigt teilweise geschnitten die Draufsicht auf eine bevorzugte
Ausbildungsform eines Schrittschaltwerks gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist ein Teilschnitt
längs der Linie 2-2 in F i g. 1 und zeigt die Vorrichtung zur Einstellung der Drehrichtung
in der Stellung für Vorwärtsgang; F i g. 3 entspricht der F .i g. 2, zeigt jedoch
die Vorrichtung in der Stellung für Rückwärtsgang; F i g. 4 ist ein Schnitt längs
der Linie 4-4 in F i g. 1 und zeigt eine Ausbildungsform eines hin- und herbewegbaren
Betätigungsorgans für die Streifenvorschubvorrichtung;
F i g. 5
ist ein Teilschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 1 und zeigt die Einrichtung zum
Zentrieren der Zahntrommel; F i g. 6 bis 8 zeigen die relative Stellung der Zahntrommelantriebsteile
in verschiedenen Zuständen eines Arbeitsspiels beim Ttransportieren des Streifens
in der Vorwärtsrichtung; F i g. 9 und 10 entsprechen F i g: 6 bzw. 7, zeigen jedoch
die relative Stellung der Teile für entsprechende Zustände eines Arbeitsspiels beim
Transportieren des Streifens in der Rückwärtsrichtung.
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Die Streifentransportvorrichtung ist auf einer Grundplatte 11 angeordnet,
die einen nach oben vorspringenden U-förmigen Wandteil 12 aufweist. Dieser Wandteil
grenzt eine Kammer ab, die durch eine an dem Wandteil befestigte Vorderwand 13 abgeschlossen
ist.
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Eine Zahntrommelachse 14 ist mit ihrem einen Ende fest in einen Lagerbock
15 eingebaut, der sich von der Grundplatte 11 aus nach oben erstreckt, während das
andere Ende der Zahntrommelachse in einer in die Vorderwand 13 eingebauten Buchse
16 angeordnet ist. Auf der Achse 14 sind eine Zahntrommel 17, ein Sperrorgan 18
und ein Keil oder Nockenorgan 20 relativ zueinander drehbar gelagert. Die Zahntrommel
17 und das Nockenorgan 20 werden in einem festen axialen Abstand voneinander gehalten,
während das Sperr oder Mitnehmerorgan 18 begrenzte axiale Bewegungen ausführen kann.
Zu dem genannten Zweck kann sich das Nockenorgan 20 an der Vorderwand 13
abstützen.
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Die Zahntrommel 17 trägt eine Reihe von Streifentransportzähnen 21,
welche in Perforationslöcher 22 eingreifen, die in der Längsrichtung des zu transportierenden
Streifens 23 in regelmäßigen Abständen verteilt sind.
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Die Zahntromme117 wird in der einen oder anderen Richtung jeweils
um einen Winkelbetrag weitergedreht, der gleich dem Winkelabstand zwischen den Achsen
benachbarter Transportzähne ist, und sie wird in jeder ihrer Winkelstellungen durch
eine in F i g. 5 gezeigte Rasteinrichtung nachgiebig festgehalten. Die Rasteinrichtung
umfaßt gemäß F i g. 5 Arme 27 und 28, die bei 30 bzw. 31 auf einer Stange 32 drehbar
gelagert sind. Die Stange 32 ist bei 35 drehbar gelagert. Ihre Winkelstellung kann
mit Hilfe von Schrauben 36 variiert werden, um die Winkellage der Raststellung der
Zahntrommel einzustellen.
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Das Mitnehmerorgan 18 wird um die Achse 14 jeweils um einen Betrag
hin- und herbewegt; der etwa gleich dem Winkelabstand der Transportzähne 21 ist.
Zu diesem Zweck ist eine Betätigungseinrichtung 37 vorgesehen (F.i g. 4). Zwei sich
ständig drehende Rollen 38 und 40 drehen reibschlüssig eine auf einem Betätigungshebel
43 gelagerte exzentrische Rolle 41. Dadurch schwingt der Hebel 43 um sein Lager
44 und dreht dabei mit Hilfe einer Verbindungsstange 47 das Mitnehmerorgan 18. Die
beweglichen Verbindungen 45, 46, 48 und 50 lassen eine geringe .axiale Bewegung
des Mitnehmerorgans 18 zu.
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Eine Drehung der Rolle 41 wird normalerweise durch ein Bremsorgan
52 verhindert, das auf dem ` Hebel 43 gelagert ist und das mit einem Elektromagneten
58 zusammenarbeitet.
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Wenn der Elektromagnet bei einem normalen Streifentransportschritt
eingeschaltet wird, wird das Bremsorgan 52 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um
die exzentrische Rolle 41 freizugeben, damit sie durch die Rolle 41 gedreht werden
kann.
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Wenn die Rolle 41 jetzt gedreht wird, bewegt sich ihre Lagerung 42
zuerst nach unten, so daß der Hebel 43 im Uhrzeigersinn geschwenkt und das ßfitnehmerorgan
18 entsprechend gedreht wird. Danach kommen die Rollen 38 und 40 gleichzeitig zur
Wirkung, um die Rolle 41 in ihre aus F i g. 4 ersichtliche Ruhestellung zurückzudrehen,
so daß der Hebel 43 und das Mtnehmerorgan 18 zurückgestellt werden; am Ende dieses
Arbeitsspiels greift die Rolle 41 an dem Bremsorgan 52 an, das in der Zwischenzeit
in die gezeigte Ruhestellung zurückgeführt worden ist.
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Das Mitnehmerorgan 18 und die Zahntrommel 17 sind an ihren einander
zugewandten Stirnflächen jeweils mit einem Satz von in regelmäßigen Winkelabständen
verteilten, radial verlaufenden V-förmigen Zähnen oder Vorsprüngen 65 bzw. 66 versehen,
damit eine Drehbewegung zwischen dem Nfitnehmerorgan und der Zahntrommel übertragen
werden kann. Ferner sind die einander zugewandten Stirnflächen des Nockenorgans
20 und des Mitnehmerorgans 18 jeweils mit einem Satz von in gleichmäßigen Winkelabständen
verteilten, radial verlaufenden V-förmigen Zähnen oder Vorsprüngen 67 bzw. 68 versehen.
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Die Flanken der Zähne 65, 66; 67, 68 verlaufen gemäß F i g. 6 unter
dem gleichen Winkel a zur gemeinsamen Achse der Elemente 17, 18 und 20, und dieser
Winkel liegt in der Größenordnung von 65°. Jedoch sind die Zähne 67 und 68 doppelt
so groß wie die Zähne 65 und 66.
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Das Mitnehmerorgan 18 kann sich axial über eine Strecke bewegen, die
genügt, um es den Zähnen 65 zu ermöglichen, sich an den Zähnen 66 vorbeizudrehen.
Dieser Spielraum in axialer Richtung reicht jedoch nicht aus, um es den Zähnen 68
zu ermöglichen, sich an den Zähnen 67 vorbeizubewegen.
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Normalerweise werden die Zähne 65 des Mitnehmerorgans 18 gemäß den
F i g. 1, 6 und 9 mit den Zähnen 66 der Zahntrommel 17 durch das Nockenorgan 20
und eine Druckfeder 70, welche auf die Zahntrommelwelle 14 zwischen dem Mitnehmerorgan
18 und der Buchse 16 aufgeschoben ist, vollständig im Eingriff gehalten.
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Zum Umsteuern der Streifentransportrichtung trägt das Nockenorgan
20 gemäß F i g. 3 einen radial nach außen ragenden Stift 71, an dem der untere Schenkel
72 einer aus Draht hergestellten Feder angreift, deren mittlerer Teil einen Lagerstift
73 umschlingt und auf der anderen Seite einen oberen Schenkel 74 der Feder trägt.
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Die Schenkel 72 und 74 der Feder sind zugehörigen Zungen 75 bzw. 76
eines auf dem Stift 73 gelagerten Richtungsw'ählhebels 77 zum Begrenzen der Drehung
des Nockenorgans 20 benachbart. Der Richtungswählh.ebel trägt einen Fortsatz 78,
der mit einem mit der Hand zu betätigenden Druckstift 80 zusammenarbeitet.
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Der Hebel 77 ist gelenkig mit dem oberen Ende einer verschiebbaren
Stange 81 verbunden, deren unteres Ende an der beweglichen Kontaktfeder eines normalerweise
offenen Schalters 82 angreift, der mit dem Stromkreis des Elektromagneten 58 nach
F i g. 4 verbunden ist.
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Zwischen einem Schaltertragorgan 84 und einer fest auf der fest verschiebbaren
Stange 81 sitzenden
Scheibe 85 ist eine Druckfeder 83 angeordnet,
um den Hebel 77 normalerweise in seiner Stellung nach F i g. 2 zu halten,
in welcher er im Uhrzeigersinn geschwenkt ist. Der Hebel 77 trägt einen Stift
86, der bei der Stellung nach F i g. 2 das Nockenorgan 20 entgegen dem Uhrzeigersinn
bzw. gemäß F i g. 6 in Richtung des Pfeils C vorspannt.
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Wenn der Druckstift 80 gemäß F i g. 3 nach innen gedrückt wird, wird
der Hebel 77 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so daß der zugehörige .Stift
86 auch die Drahtfeder schwenkt, damit deren oberer Schenkel 74 das Nockenorgan
20 gemäß F i g. 3 im Uhrzeigersinn bzw. gemäß F i g. 9 in Richtung des Pfeils B
vorspannt, so daß das Nockenorgan die in F i g. 9 gezeigte Stellung gegenüber dem
Mitnehmerorgan 18 einnimmt. Während der Druckstift 80 seine Bewegung beendet, bewirkt
die verschiebbare Stange 81, daß der Schalter 82 geschlossen wird, um den Elektromagneten
58 einzuschalten, damit ein Streifentransportvorgang eingeleitet wird.
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Bezüglich der nun folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Streifentransportvorrichtung
beim Betrieb in der Vorwärtsrichtung sei daran erinnert, daß die Betätigungseinrichtung
nach F i g. 4 im Verlauf eines Arbeitsspiels zuerst das Mitnehmerorgan 18 aus seiner
Ruhestellung im Uhrzeigersinn dreht und es dann wieder in seine Ruhestellung zurückführt.
Da die Flanken der Zähne 66 und 67 parallel sind, bewegt sich das Mitnehmerorgan
in Richtung des Pfeils F in F i g. @6 entgegen der Kraft der Feder 70 und bewirkt,
daß die Flanken der Zähne 65 und 68, die während des Betriebs in der Vorwärtsrichtung
keine Antriebskraft übertragen, auf den benachbarten Zähnen 66 und 67 des Mitnehmerorgans
bzw. des Nockenorgans gleiten, ohne daß eine Bewegung dieser beiden Organe herbeigeführt
wird. Diese Bewegung setzt sich fort, bis die Köpfe der Zähne 65 die Köpfe der Zähne
66 gemäß F i g. 7 passieren. Danach kommt der Schenkel 72 der Drahtfeder zur Wirkung,
um das Nockenorgan 20 weiter in Richtung des Pfeils C zu bewegen und so die Feder
70 zu unterstützen, durch welche das Mitnehmerorgan nach rechts bewegt wird, um
die Zähne 65 und 66 gemäß F i g. 8 wieder voll in Eingriff zu bringen.
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Es sei bemerkt, daß während des soeben beschriebenen Vorgangs die
Zähne 67 und 68 in keinem Zeitpunkt voll in Eingriff kommen.
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Während das Mitnehmerorgan 18 durch die Betätigungseinrichtung zurückgeführt
wird, werden die Zähne 65 und 66 voll in Eingriff gehalten, da die Federkraft das
Nockenorgan 20 in Richtung des Pfeils C vorspannt. Daher überträgt das Mitnehmerorgan
eine Transportbewegung auf die Zahntrommel entgegen der Wirkung der Zentriereinrichtung
nach F i g. 5, bis die Zahntrommel am Ende des Arbeitsspiels in ihrer neuen Stellung
zentriert wird.
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Bezüglich der Beschreibung der Arbeitsweise der Streifentransportvorrichtung
beim Betrieb in der Riickwärtsrichtung sei daran erinnert, daß beim Eindrücken des
Stiftes 80 nach F i g. 3 das Nockenorgan 20 nachgiebig im Uhrzeigersinn bzw.
in Richtung des Pfeils B in F i g. 9 bewegt wird. Infolgedessen werden die.entgegengesetzten
Flanken der Zähne 67 an den entgegengesetzten Flanken der Zähne 68 angreifen. Wenn
das Mitnehmerorgan 18 den ersten Teil seiner Hubbewegung zurücklegt, hält daher
das Nokkenorgan 20 die Zähne des Mitnehmerorgans in vollem Eingriff mit den Zähnen
66 der Zahntrommel, so daß die Zahntrommel in der Rückwärtsrichtung angetrieben
wird. Wenn später das Mitnehmerorgan zurückgeführt wird, bewegt es sich in Richtung
des Pfeils G in F i g. 9, da die keine Antriebskraft Übertragenden Flanken der Zähne
65 und 68 auf den parallelen Flanken der Zähne 66 bzw. 67 gleiten, bis die Köpfe
der Zähne 65 gemäß F i g. 10 die Köpfe der Zähne 66 passieren. Nunmehr kommt der
obere Federschenkel 74 zur Wirkung, um das Nockenorgan 20 weiter in Richtung
des Pfeils D zu bewegen, so daß das Mitnehmerorgan voll in Eingriff mit den Zähnen
der Zahntrommel gebracht wird.
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Da das Mitnehmerorgan eine große Zahl von Antriebszähnen sowie von
als Nocken wirkenden Zähnen trägt, verteilt sich der Verschleiß auf diese Zähne,
so daß die insgesamt auftretende Abnutzung vermindert wird.