-
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das eine kontinuierliche in eine
intermittierende Drehbewegung wandelt, mit einem ein Abtriebsrad teilweise umschlingenden
Band, welches durch einen antreibenden Exzenter periodisch gespannt wird.
-
Es sind verschiedene, formschlüssig arbeitende Getriebe bekannt, bei
denen aus einer kontinuierlichen eine intermittierende Drehbewegung mittels exzentrisch
oder in Kurven gelagerter Zahn- und Kettenräder erzeugt wird. Bei anderen bekannten
Getrieben wird die durch eine kontinuierlich gedrehte Kurvenscheibe erzeugte schwingende
Bewegung eines Hebels mittels einer Freilaufkupplung, an der der Hebel angreift,
in eine intermittierende Drehbewegung gewandelt.
-
Weiterhin ist ein Keilriemengetriebe bekannt, bei dem die den Antrieb
vermittelnde Keilriemenscheibe aus einer auf der Treibwelle lose drehbaren, den
Keilriemen tragenden Mittelscheibe und aus diese Mittelscheibe beidseitig umfassenden,
auf der Treibwelle befestigten Segmenten besteht, die beim Umlaufen der Welle mit
den Flanken des Keilriemens intermittierend in Eingriff kommen. Dieses Getriebe
ist sehr einfach und betriebssicher aufgebaut und kann ohne weiteres in beiden Drehrichtungen
arbeiten. Seine Stillstandszeiten und damit sein übersetzungsverhältnis sind jedoch
nur begrenzt einstellbar. Nimmt man die Durchmesser der beiden Keilriemenscheiben
als gegeben an, hängt die Stillstandszeit vom Umschließungswinkel des Keilriemens
auf der Antriebsscheibe und von der Winkelbreite der Segmente ab. Diese können jedoch
nicht beliebig klein gemacht werden, weil sonst der Reibungsschluß zwischen der
Antriebsscheibe und dem Keilriemen verlorengehen würde. Außerdem erscheint das Getriebe,
bedingt durch die Verwendung von zwei Keilriemenscheiben und eines Keilriemens mit
bestimmtem Mindestquerschnitt, für den Einsatz unter räumlich beengten Verhältnissen,
z. B. in feinmechanischen Geräten, wenig geeignet.
-
Die Erfindung geht von einem Getriebe mit einem ein Abtriebsrad teilweise
umschlingenden Band aus. Bei einem bekannten Getriebe dieser Art umschlingt ein
flaches, flexibles Stahlband den treibenden Teil einer Freilaufkupplung. Das Band
ist an einem Ende nachgiebig und am anderen Ende ortsfest verankert. Zwischen der
Freilaufkupplung und dem ortsfest verankerten Ende lenkt ein Exzenter das Band periodisch
aus und spannt es dabei. Jede Auslenkbewegung des Bandes hat eine entsprechende
Längsbewegung seines die Freilaufkupplung umschlingenden Abschnittes zur Folge.
Wenn der Exzenter den Bereich des Bandes verläßt, bewegt sich dieses unter Ausnutzung
des Freilaufs der Kupplung in seine ursprüngliche Stellung zurück. Die Drehrichtung
des Exzenters hat bei diesem Getriebe keinen Einfluß auf die Richtung der Längsbewegung
des Bandes im Bereich der Freilaufkupplung, weshalb die Abtriebswelle stets nur
in einer Richtung umlaufen kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes
und dadurch betriebssicheres, eine kontinuierliche in eine intermittierende Drehbewegung
wandelndes Getriebe zu schaffen, mit dem ein hohes Untersetzungsverhältnis erzielbar
ist und das gleichermaßen in beiden Drehrichtungen arbeiten kann. Das Getriebe soll
einen geringen Platzbedarf haben und besonders zur Verwendung in feinmechanischen
oder optischen Geräten geeignet sein.
-
Diese Aufgabe löst ein Getriebe der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß
einen mittels des Exzenters an einem Ende pleuelartig angetriebenen Kipphebel aufweist,
der um einen Zapfen kippbar und in seiner Längsrichtung verschiebbar und an dessen
anderem Ende das Band mit seinen Enden befestigt ist, wobei der Zapfen in einer
Aussparung gelagert ist.
-
Bei diesem Getriebe umschlingt das flache, durch periodisch erzeugten
Reibungsschluß die Kraftübertragung bewirkende Band direkt das Abtriebsrad. Da die
Zwischenschaltung einer Freilaufkupplung entfällt, kann das Abtriebsrad ohne weiteres
das anzutreibende Bauteil, z. B. der drehbare Tubus eines Objektivs, sein. Der Platzbedarf
für das dieses Bauteil umschlingende Band ist praktisch minimal. Das Band ist mit
einem Ende eines durch den Exzenter pleuelartig angetriebenen Kipphebels verbunden,
der ebenfalls sehr klein und einfach gestaltet sein kann. Beim erfindungsgemäßen
Getriebe ist der Abstand des Kipphebels vom Abtriebsrad bzw. vom anzutreibenden
Bauteil nicht kritisch. Er kann ohne Schwierigkeiten sehr klein gemacht werden,
da dadurch ein Umschlingungswinkel auf der Antriebsseite des Getriebes nicht verkleinert
wird. Der Umschlingungswinkel des Bandes auf dem Abtriebsrad ist, da beide Bandenden
am Ende des Kipphebels befestigt sind, immer sehr groß und verändert sich während
des Betriebes praktisch nicht, so daß stets eine einwandfreie Kraftübertragung gewährleistet
ist. Auf Grund seines symmetrischen Aufbaus arbeitet das Getriebe in gleicher Weise
in beiden Drehrichtungen. Zur Änderung der Drehrichtung ist lediglich eine Änderung
der Drehrichtung des antreibenden Exzenters erforderlich. Der Kipphebel macht bei
jeder Drehbewegung des Exzenters eine hin- und hergehende Bewegung in seiner Längsrichtung,
wodurch das Band periodisch gespannt und entspannt wird. Gleichzeitig vollführt
das mit dem Band verbundene Ende des Kipphebels eine ungefähr tangential zum Antriebsrad
gerichtete, hin-und hergehende Bewegung, die eine entsprechende Längsbewegung des
Bandes und bei gespanntem Band eine entsprechende Drehbewegung des Abtriebsrades
zur Folge hat. Da sich der tangential gerichtete Hub des Hebelendes und die Stillstandszeiten,
während denen das Band entspannt ist und keine Drehung des Abtriebsrades bewirkt,
durch eine entsprechende Auslegung des Getriebes leicht in weiten Grenzen verändern
lassen, ist demgemäß die Untersetzung des Getriebes ebenfalls in weiten Grenzen
veränderbar und läßt sich auch sehr groß machen. Insbesondere bei Verwendung des
Getriebes für Einstellvorgänge in feinmechanischen Geräten ist es vorteilhaft, daß
der Kipphebel ohne weiteres durch entsprechend hohe Drehzahl des Exzenters in eine
hin- und hergehende Bewegung hoher Frequenz versetzt werden kann. Das Abtriebsrad
bzw. das zu verstellende Bauteil macht dann eine Drehbewegung mit scheinbar gleichförmiger
und, wegen der hohen Untersetzung, niedriger Geschwindigkeit.
-
Eine sehr einfache Möglichkeit, das Untersetzungsverhältnis des Getriebes
zu beeinflussen, ist dann gegeben, wenn der Abstand des Zapfens von der Drehachse
des Exzenters einstellbar ist. Der Abstand des Zapfens von der Drehachse bestimmt
das Hebel-
Längenverhältnis des Kipphebels und damit die Größe des
tangential gerichteten Hubes des Hebelendes.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Exzenter
und dem Abtriebsrad zum Steuern der Stillstandszeiten einstellbar ist. Je größer
dieser Abstand ist, je länger tritt bei jedem Spannen des Bandes ein wirksamer Reibungsschluß
zwischen dem Band und dem Abtriebsrad auf. Durch eine Änderung der Stillstandszeiten
wird ebenfalls das Untersetzungsverhältnis des Getriebes geändert.
-
Dient das Getriebe zum Antreiben bzw. Einstellen eines Bauteils, das
nur um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht werden kann, ist eine Rutschkupplungs-Wirkung
des Getriebes vorteilhaft, damit der Antrieb ohne Beschädigungsgefahr eingeschaltet
bleiben kann, auch wenn das angetriebene Bauteil ein Ende seines Drehbereiches erreicht
hat. Dazu ist der Kipphebel zweckmäßigerweise aus flexiblem Material U-förmig mit
zwei Schenkeln gestaltet, welche zwischen sich die Aussparung einschließen und in
jeweils einem Haken enden, in dem ein Bandende eingehängt ist. Kann sich das Abtriebsrad
bzw. das angetriebene Bauteil nicht weiterdrehen und bleibt trotzdem der Exzenter
weiterhin angetrieben, spreizen sich die beiden Schenkel des Kipphebels und bewirken
dadurch ein Nachlassen der Bandspannung. Bei diesem Kipphebel ist außerdem die Befestigung
der Bandenden und die Lagerung auf einem gerätefesten Zapfen in besonders einfacher
Weise möglich.
-
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Vorderansicht
eines erfindungsgemäßen Getriebes zum Verstellen eines im Schnitt gezeigten Varioobjektivs,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g.1. Bei dem im folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispiel dient das Getriebe zum Verstellen der Brennweite eines Varioobjektivs
in einer Filmkamera. Die Frontplatte des Kameragehäuses weist einen ringförmigen
Vorsprung 1 auf, der das Varioobjektiv umschließt. Das Varioobjektiv umfaßt einen
feststehenden, an der Frontplatte befestigten Tubus 2, innerhalb dessen ein drehbarer
Tubus 3 gelagert ist und der auf seiner Außenseite innerhalb des Vorsprunges 1 einen
drehbar gelagerten Stellring 4 trägt. Der Tubus 3 umschließt eine Fassung 5 mit
einer Linse 59, die auf Stangen 6 in Richtung der optischen Achse des Objektivs
verschiebbar gelagert ist. Die Drehbewegung des Stellringes 4 wird mittels einer
Schraube 7, welche durch einen Schlitz in dem feststehenden Tubus 2 in eine Ausnehmung
8 am drehbaren Tubus 3 hineinreicht, auf den Tubus 3 übertragen. Dessen Drehbewegung
wird mittels nicht gezeigter Steuerkurven in eine Längsverschiebung der Fassung
5 für die Linse 59 umgeformt. Die Verschiebung bewirkt eine Änderung der Objektivbrennweite.
Die Drehbewegung des Tubus 3 und des Stellringes 4 ist entsprechend dem Einstellbereich
der Brennweite durch zwei an den Steuerkurven ausgebildete Anschläge begrenzt.
-
Zum Antrieb des Stellringes 4 dient das Getriebe. Neben dem Objektiv
ist in einer zu dessen optischer Achse senkrechten Ebene eine Platte 9 mittels Schrauben
99 an dem feststehenden Tubus 2 befestigt. Die Platte weist eine Öffnung
91 auf, durch die ein in der Drehrichtung umsteuerbarer Elektromotor 83 mit
seiner Welle 85 parallel zur optischen Achse des Objektivs nach vorn hindurchragt.
Der Motor ist mittels Schrauben 93 und 95 an der Platte 9 befestigt, wobei die Schraube
95 durch ein Langloch 97 in der Platte 9 reicht, so daß der Abstand der Motorwelle
85 vom Objektiv einstellbar ist.
-
Auf der Motorwelle 85 sitzt drehfest ein zylindrisches Lagerstück
89 aus einem wenig Reibung erzeugenden Material. Das Lagerstück 89 geht vorn in
einer Abstufung 13 in einen zylindrischen, jedoch zur Motorwelle 85 exzentrischen
Abschnitt 81 über.
-
Ein U-förmig gestalteter flacher Kipphebel aus flexiblem Material
weist an seinem einen Ende 29 im Bereich des Steges eine Bohrung 11 auf, mit der
er auf dem Exzenter-Abschnitt 81 an der Schulter 13 anliegend gelagert ist. Ein
in einer Ringnut 17 sitzender Sprengring 15 sichert den Kipphebel
10
gegen ein Abgleiten von dem Exzenter-Abschnitt 81. Der Kipphebel
10 weist zwei Schenkel 21 auf, die zwischen sich eine in Längsrichtung des
Kipphebels verlaufende Aussparung 27 einschließen. Die Schenkel 21 enden jeweils
in einem hakenförmigen Abschnitt 23.
-
Den Kipp-Punkt des Kipphebels 10 bestimmt ein von der Platte 9 senkrecht
wegstehender, in die Aussparung 27 hineinreichender Zapfen 25. Der Zapfen liegt
ungefähr auf der Verbindungslinie zwischen der Motorwelle 85 und der optischen Achse
des Objektivs und ist an einer Halterung 35 befestigt, die mittels Schrauben 31
und 33 auf die Platte 9 aufgeschraubt ist. Die Schraube 33 ragt durch ein Langloch
37 in der Halterung 35, so daß der Abstand des Zapfens 25 von der Drehachse
des Exzenters 81, d. h. von der Motorachse 85, einstellbar ist.
-
Der Stellring 4 dient direkt als Abtriebsrad des Getriebes. Er ist
von einem flachen Band 75 aus Stahl teilweise umschlungen, das in einer Ringnut
47 am äußeren Umfang des Stellringes 4 geführt ist und am Stellring reibungsschlüssig
angreifen kann. Das Band weist an seinen Enden 79 Ösen 77 auf, die in die Haken
23 an den Schenkelenden des Kipphebels 10 eingehängt sind.
-
Der Kipphebel 10 wird durch den sich drehenden Exzenter 81
pleuelartig angetrieben. Er macht dabei eine hin- und hergehende Bewegung in seiner
Längsrichtung, wobei der Zapfen 25 in der Aussparung 27 gleitet und das Band 75
periodisch gespannt und entspannt wird. Der Bewegung in Längsrichtung ist eine Kippbewegung
um den Zapfen 25 überlagert. Auf Grund der Kippbewegung bewegen sich die Haken 23
ungefähr tangential zum Stellring hin und her. Eine nach Drehung des Exzenters in
Pfeilrichtung erreichte neue Lage des Kipphebels ist in F i g. 1 mit gestrichelten
Linien angedeutet. Die tangentiale Bewegung der Haken 23 ergibt eine Längsbewegung
des Bandes 75. Wenn das Band gespannt ist, greift es reibungsschlüssig am Stellring
an und dreht diesen daher um einen geringen Winkelbetrag. Bei der Bewegung in umgekehrter
Richtung ist das Band dagegen entspannt und gleitet daher auf dem Stellring. Der
Exzenter 81 wird durch den Motor 83 mit hoher Drehzahl angetrieben, so daß sich
eine intermittierende, aber scheinbar gleichförmige Drehung des Stellringes mit
geringer Geschwindigkeit ergibt. Wegen des symmetrischen Aufbaus des Getriebes bewirkt
eine Umkehr der Drehrichtung des Motors die Umkehr der Drehrichtung des Stellringes.
Der
Abstand zwischen der Welle 85 und dem Stellring 4 und damit die Spannung des Bandes
kann durch Justierung der Schraube 95 im Langloch 97 eingestellt werden. Je näher
die Welle 85 an den Stellring herangerückt ist, desto kürzer sind die Zeiten, in
denen der Exzenter das Band über den Kipphebel so stark spannt, daß es am Stellring
reibungsschlüssig angreift, desto größer sind also die Stillstandszeiten des Getriebes.
Die Veränderung des Abstandes des Zapfens 25 von der Motorwelle 85 durch Justierung
der Schraube 33 im Langloch 37 verändert das Hebellängenverhältnis des Kipphebels
und damit die Größe der tangential gerichteten Bewegung der Haken 23 und entsprechend
den Winkelbetrag, um den sich der Stellring bei jeder Drehung des Exzenters dreht.
Durch Justierung mittels der Schrauben 33 und 95 kann die Charakteristik des Getriebes
also in weiten Grenzen geändert werden.
-
Ist der Stellring bis an einen seiner Anschläge gedreht und bleibt
trotzdem der Motor weiter eingeschaltet, baut sich im Band 75 eine Spannung auf,
die größer als die normalerweise zum Antreiben des Stellringes benötigte Spannung
ist. Dadurch spreizen sich die beiden Schenkel des Kipphebels und bewirken ein Nachlassen
der Spannung im Band, so daß dieses auch bei Bewegung in Antriebsrichtung auf dem
Stellring gleiten kann.