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Mechanisch wirkender Servomotor Die Übertragung von .Steuerkräften
von dem feststehenden Teil einer Maschine auf den rotierenden erfolgt bis jetzt,
besonders wenn die Kräfte groß sind, auf eine teure und komplizierte Weise. Es werden
z. B. auf der Welle der Kraftmaschine zwei Kegelkupplungen angeördnet, die je nach
der Richtung der Verstellbewegung wechselweise eingeschaltet werden und über Zahnräder
und Schneckenradgetriebe die Steuerorgane der Kraftmaschine beeinflussen.
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Eine weitere, bereits weit günstigere Lösung besteht darin, daß die
Steuerimpulse wechselweise zwei Reibflächen mit einem Reibrad in Eingriff bringen
und die während des Eingriffes durch Abrollen auf einer der Reibflächen vorhandene
rotierende Bewegung dieses Reibrades über ein Kegelradgetriebe und eine Spindelmutter
mit in dieser verschraubbarer Gewindespindel in eine gradlinige Bewegung umsetzen
und so die erforderliche Regulierbewegung erzeugen. Zweck der Erfindung ist, eine
weitere Vereinfachung und demzufolge Verbilligung zu erzielen. Dies wird im wesentlichen
durch den Ersatz des von den Reibflächen und dem Reibrad angetriebenen Kegelrad-und
Schraubengetriebes durch eine Klemmhebelübertragungseinrichtung erreicht.
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Es sind zwar schon Klemmhebelübertragungseinrichtungen bekannt; welche
die hin und her gehende Bewegung einer mit der Kraftmaschine in geeigneter Weise
verbundenen- Ku.i'@isse dazu benutzen, die Verstellung des Steuerorgans schrittweise
durch die Kraft der Arbeitsmaschine selbst
zu erzeugen, indem die
hin und her gehende Kulisse von dem einen Ende eines Klemmhebels so umschlossen
wird, daß der Klemmnebel, falls dieser seine Lage durch geringe Winkelveränderungen
gegenüber der Kulisse verändert, je nach dieser Winkelveränderung nach der einen
oder anderen Seite der Bewegungsrichtung der Kulisse klemmt und von dieser bis zum
Ende der Bewegung der Kulisse mitgenommen wird. Die so erzeugte kraftschlüssige
Bewegung des Klemmhebels wird dann zur Verstellung des Steuerorgans ausgenutzt,
wobei auch erhebliche Widerstände leicht überwunden. werden können.
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Diese Art der Klemmhebelübertragung ist jedoch nur geeignet zur Vervielfältigung
von Impulskräften, die von dem nicht rotierenden Teil der Maschine auf den ebenfalls
nicht rotierenden Teil erfolgen (Verstellbewegung der Muffe des Reglerpendels auf
die Einstellung des Schiebers oder der Ventile der Kraftmaschine). Im vorliegenden
Falle aber handelt es -sich um die Vervielfältigung der Kraft eines außerhalb des
rotierenden Teiles der Kraftmaschine befindlichen Reglers bei gleichzeitiger übertragung
auf- das innerhalb des rotierenden Teiles der Kraftmaschine liegenden Steuergestänges.
Auch ist die Art, auf welche der an und für sich verschiedene Zweck erreicht wird,
ebenfalls grundsätzlich verschieden. Während in dem bekannten Falle erst eine hin
und her gehende Bewegung einer Kulisse von dem rotierenden Teil der Kraftmaschine
-abgeleitet werden muß, wird iin vorliegenden Falle die rotierende Bewegung der
Kraftmaschine direkt ausgenutzt.
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In den Abb. i bis 3 ist die Einrichtung nach der Erfindung in einer
beispielsweisen Ausführung. in drei Projektionen dargestellt. Auf die Welle r, welche
die Welle der Maschine vorstellt, in welche die Steuerkräfte übertragen werden sollen,
ist axial verschiebbar die Trägerbüchse 2 aufgesetzt, welche über den Keil 3 mit
der Spindel 4 verbunden ist. Die Spindel 4 führt in den Teil der Maschine, in dem
die Steuerkräfte zur Auswirkung gelangen sollen, z. B. in die Nabe einer Kaplanturbine
Odereiner Pumpe oder eines Propellers oder einer sonstigen Einrichtung, in der Verstellkräfte
aus dem ruhenden in den sich drehenden Teil gelangen sollen. In der Trägerbüchse
2 ist senkrecht zur Längsachse der Welle die Exzenterspindel 5 drehbar gelagert.
Auf die Exzenterspindel 5 ist der Exzenter 6 mit einer relativkleinen Exzentrizität
e direkt angedreht. Der Exzenter 6 greift in den Gleitstein 7, welcher um das doppelte
Maß der Exzentrizität e in dem Klemmstück 8 quer zur Längsachse der Welle i .gleitet.
Das Klemmstück 8 ist. mit seinem, dem Gleitstein 7 entgegengesetzten Ende, welches
die Bohrung g trägt, auf- die Schieberstange io aufgeschoben. Die Bohrung und die
.Schieberstange io weisen gegeneinander ein Spiel auf, welches -etwa der Passung
»Schiebesitz« entspricht. Die Schieberstange i:o sitzt mit einem Ende in dem Befestigungsring
i i, der mit der Welle r auf geeignete Weise, etwa durch Seegerring, gegen axiale
Verschiebung fest verbunden ist.'Damit stützen sich die Schieberstanger io auf die
Welle ab und laufen mit dieser um. Die Exzenterspindel- 5 wird von dem Friktionsrad
12 gedreht, welches über eine nachgiebige Gummibüchse 13 mit der Spindel 5 fest
verbunden ist. An Stelle der Gummibüchse 13 kann jedoch die Exzenterspindel
5, wie in Abb. 3 zu sehen ist, auch als dünner Stab ausgebildet werden, der federnd
nachgibt. Das Nachgeben ist aus später ersichtlichen Gründen erforderlich. Die Friktionsscheiben
14 liegen beiderseits der Friktionsscheibe 12, haben dieser gegenüber geringe Luft
und sind nur axial verschiebbar. Wenn die Kreiselmaschine in Betrieb ist und die
beiden Friktionsscheiben 14 gegenüber dem Reibrad i2 in der Mittelstellung sich
befinden, ist die Regulierung in Ruhe. Erst wenn die Friktionsscheiben 14 in der
einen oder anderen Richtung bewegt werden und dadurch an die Reibscheibe 12 drücken,
wird diese Reibscheibe 12 zurückgehalten und es entsteht eine Drehung der Exzenterspindel
5. Infolge der Reibung des Exzenters gegenüber dem Gleitstein 7 wird dieser im Sinne
der Drehrichtung mitgenommen. Der Gleitstein 7 verdreht seinerseits das Klemmstück
8 in der gleichen Richtung. Erfolgt z. B. die Drehung im Sinne des Uhrzeigers, wird
die Bohrung des Klemmstückes 8 an die Schieberstange io so angedrückt, daß die Kanten
15 und 16 aufliegen. Gleichzeitig wird durch den Gleitstein 7 das Klemmstück 8 um
das Maß der doppelten Exzentrizität bewegt. Erfolgt die Bewegung des Gleitsteins
7 und des Klemmstückes 8 nach links, wird die Klemmung, welche durch die Drehung
an und für sich schon erzielt wurde, vergrößert, weil das Verhältnis der Hebelarme
a und b so gewählt ist, daß unter' allen Umständen Selbsthemmung eintritt.
Das Klemmstück 8 stellt dann mit der Welle i gewissermaßen einen festen Körper dar,
ebenso - wie der Gleitstein 7, letzteres selbstverständlich nur im Sinne einer axialen
Bewegung. Am dem Gleitstein 1 s-tützm sich der Exzenter ab und schiebt sich bei
Drehung der Spindel 5 um das doppelte Maß der Exzentrizität weiter. Damit wird.
auch die Büchse 2, der Keil 3 und die Zugspindel 4 um das gleiche Maß verschoben,
ebenso wie das Reibrad 12. Hat der Exzenter 6 seinen linken Totpunkt erreicht, hört
die Fortbewegung auf, und nunmehr wird, nachdem die Bewegungsrichtung sich ändert,
die Klemmung zwischen io und 8 gelöst, so daß das Klemmstück'8 gegenüber der Schieberstange
io um das Maß der doppelten Exzentrizität nach rechts verschoben wird, wobei die
BürJhse 2 und damit der Keil 3 und die Zugspindel 4 gegenüber der Welle i in Ruhe
bleiben.
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Die Bewegung der Büchse :2 ist also nicht kontiluierlich, sondern
erfolgt schrittweise. Es muß daher zwischen den Reibscheiben 14 und der Büchse 2
ein nachgiebiger Körper eingeschaltet werden: Dieser Körper wird entweder durch
die :;ummibüchse 13 gebildet, oder aber die Spindel 5 st, wie die Abb. 3 zeigt,
entsprechend geschwächt znd federnd ausgeführt, so daß die schrittweise 3ewegung
ausgeglichen wird. Da die Exzentrizität
relativ klein ist, kann
die erforderliche Nachgiebigkeit ohne weiteres erreicht werden. Die Bewegung dauert
so lange an, bis die Büchse 2 und damit das Reibrad i2 sich so weit bewegt haben,
daß das Reibrad 12 mit den Reibscheiben 14 nicht mehr im Eingriff ist. Der Vorteil
der Konstruktion liegt darin, daß eine sehr große Übersetzung erreicht wird, welche
durch die Exzentrizität e sowie den Radius R des Reibrades 12 gegeben ist. Die Exzentrizität
kann sehr klein gemacht werden, so daß ein großes Übersetzungsverhältnis bei sehr
gutem Wirkungsgrad erreicht wird. Zweckmäßigerweise trägt die Trägerbüchse mindestens
zwei Exzenterspindeln, welche diametral angeordnet sind. Es können jedoch auch drei
oder mehr Reibräder mit den entsprechenden anderen Teilen zur Verwendung gelangen,
wenn dies aus besonderen Gründen erforderlich ist.
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Zur Erzielung einer langen Lebensdauer ist es zweckmäßig, die Schieberstange
io aus gehärtetem Material anzufertigen, ebenso wie das Klemmstück 8, bzw. ist in
dieses bei der Bohrung 9 eine gehärtete Büchse einzuziehen. Die Lagerung der Spindel
5 kann in Kugel- oder Rollenlagern erfolgen, ebenso wie der Gleitstein 3 in dem
Exzenter mittels Kugellager gelagert sein kann. Zur Erzielung einer ausreichend
großen Mitnahm-ekraft für den Gleitstein 7 und das Klemmstück 8 und der daraus folgenden
Anpressung an den Kanten 15 und 16 kann zwischen Gleitstein 7 und der. Exzenterspindel5
eine separate Mitnehmerbremse etwa in Form einer nachstellbaren Klemmhülse vorgesehen
werden. An Stelle des Exzenters kann auch ein Kurbeltrieb vorgesehen werden, wobei
sinngemäß die gleichen Konstruktionsgrundsätze zur Anwendung gelangen.