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Die Erfindung betrifft eine ein- und ausrückbare Sperrvorrichtung
zum Anhalten einer getriebenen Welle, wobei zueinander versetzt angeordnete und
zeitlich nacheinander einrückbare Sperrkörper vorgesehen sind.
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Eine solche Sperrvorrichtung ist beispielsweise bekannt als Rücklaufsperre
für Kraftfahrzeuge. Hierbei sind jedoch, entsprechend der Funktion dieser Sperre,
die beiden Sperrkörper in entgegengesetzte Richtungen wirkend angeordnet. Bei einer
anderen bekannten Vorrichtung sind zwei Sperrkörper in derselben Richtung wirkend
angeordnet. Die Anordnung hat jedoch lediglich die Aufgabe, das Anhalten eines Gesperrerades
innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches noch zu ermöglichen, wenn die erste Schaltklinke
nicht richtig oder rechtzeitig in seinen Zahnkranz eingegriffen hat.
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Bei einer anderen Sperrvorrichtung ist die Sperrklinke elastisch nachgiebig
gelagert, um den Anhaltestoß aufzufangen und Brüche des Sperrklinkenbolzens zu vermeiden.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die elastische Lagerung der Sperrklinke
infolge ihrer Federwirkung die Energie des Anhaltestoßes, die sie aufgenommen hat,
zu einem großen Teil wieder abgibt, so daß das angehaltene Maschinenteil aus der
eigentlichen Anhaltestellung wieder herausgedrückt wird und Schwingungen entstehen
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrvorrichtung so
auszubilden, daß mit ihr schnelllaufende Maschinenteile sehr rasch und an einer
genau vorbestimmten Stelle ohne große Erschütterung angehalten werden können. Das
von der Erfindung zu lösende Problem ergibt sich beispielsweise bei Schneidemaschinen
für Endlosbahnen. Bei solchen Maschinen ist eine Vorschubeinrichtung ständig zu
beschleunigen und wieder anzuhalten. Im Interesse einer hohen Schnittgenauigkeit
und einer möglichst hohen Leistung muß die Einrichtung stets an einer genau vorbestimmten
Stelle und äußerst rasch zum Anhalten gebracht werden. Der Anhaltestoß führt zu
Schwingungserscheinungen, die Ungenauigkeiten beim Papiervorschub und Beschädigungen
der Lochung der Papierbahn zur Folge haben. Bei solchen Schneidemaschinen löst die
Erfindung daher das Problem, die Vorschubgenauigkeit bei hohen Leistungen im Rahmen
der geforderten Toleranzen zu halten, und ganz allgemein eine mit hoher Leistung
angetriebene Welle sehr rasch und an einer genau bestimmten Stelle ohne merkliche
Erschütterung anzuhalten.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Probleme besteht in der Kombination
folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale, nämlich daß beide Sperrkörper der
Sperrvorrichtung in derselben Richtung wirkend angeordnet sind, daß der zuerst wirksam
werdende Sperrkörper eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung aufweist und daß der
andere Sperrkörper unnachgiebig ist. Durch die hydraulische Dämpfungsvorrichtung,
gegen welche sich der zuerst wirksam werdende Sperrkörper abstützt, wird die Energie
des Anhaltestoßes weitgehend aufgezehrt, so daß die angetriebene Welle bzw. das
mit ihr verbundene Gesperrelement sich verhältnismäßig sanft gegen den anderen,
unnachgiebigen Sperrkörper anlegt, der die eigentliche Anhaltestellung bestimmt.
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Es ist zwar bereits ein hydraulischer Antrieb einer Schaltklinke bekannt.
Hierbei dient jedoch das hydraulische Medium als ein inkompressibles übertragungsglied
für die mechanische Energie. An eine Verwendung des hydraulischen Mediums als dämpfendes,
d. h. energieverzehrendes Element ist bei dieser bekannten Anordnung nicht gedacht.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Dämpfungsvorrichtung als ein Dämpfungszylinder
od. dgl. ausgebildet sein mit einer Austrittsöffnung, die im Hubbereich eines mit
dem Sperrkörper verbundenen Kolbens liegt und eine in Richtung Kolbenhub sich verjüngende
Dreieckform aufweist. Bei einer anderen Variante der Erfindung kann die Dämpfungsvorrichtung
auch darin bestehen, daß in den Anschlagflächen eines Gesperrerades jeweils ein
diese Fläche durchsetzender kolbenartiger Stift angeordnet ist, auf den der nachgiebige
Sperrkörper auftrifft und dessen rückwärtiges Ende mit einem hydraulischen Polster
in Verbindung steht. Die Betätigung bzw. Steuerung der Sperrklinken kann in bekannter
Weise erfolgen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen prinzipiellen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Umsetzen einer fortlaufenden in eine intermittierende Drehung, F
i g. 2 und 3 einen Längs- und Querschnitt durch ein konstruktives Ausführungsbeispiel
eines Arretiergesperres für die Vorrichtung gemäß F i g. 1, F i g. 4 einen schematischen
Querschnitt durch eine Dämpfeinrichtung innerhalb eines Klinkensperrzahnrades und
F i g. 5 eine schematische Seitenansicht einer gedämpft gelagerten Sperrklinke.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist ganz schematisch eine Vorrichtung
zum Umsetzen einer fortlaufenden in eine intermittierende Drehung gezeigt, die geeignet
ist, besonders bei schnellaufenden Arbeitsmaschinen zur wiederholt schnell abschaltbaren
Verbindung der Antriebs- mit der Abtriebsseite angewendet zu werden. Dabei ist angenommen,
daß die Antriebswelle 2 durch einen Keilriemenantrieb über das Antriebsrad 1 bewegt
wird. Am Ende dieser Antriebswelle 2 befindet sich auf dem Keilwellenansatz 3 eine
Reibscheiben-Rutschkupplung 4, die auf beiden Seiten mit Reibbelägen 5 versehen
ist. Vorzugsweise werden ölgetränkte Filzscheiben verwendet.
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Auf der Abtriebswelle 11 ist das Sekundärteil 7 der Reibkupplung befestigt,
das zugleich als Gesperrerad für die Arretierung der Abtriebswelle 11 ausgebildet
sein kann. Mit diesem Gesperrerad 7 ist über mehrere Bolzen 9 das andere Kupplungsteil
6 verbunden, das mit Hilfe der Federn 8 gegen die Reibscheiben 5 gedrückt wird.
Die Vorspannung der Federn 8 kann mit Hilfe der Einstellmittel 10 verändert werden.
Auf alle Fälle ist die Einstellung der Friktion so durchzuführen, daß bei freigegebener
Abtriebswelle 11 eine schlupffreie Mitnahme des Kupplungsteiles 7 über die Scheiben
6 und 5 erfolgt.
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Auf der Abtriebswelle 11 befindet sich eine Steuereinrichtung, beispielsweise
eine Steuerscheibe 12, die ein Programm darüber enthält, wie weit die Abtriebswelle
11 verdreht werden soll. Die Steuerscheibe 12 enthält Ausstanzungen für ein bestimmtes
Schneidprogramm, die von der Fotozellensteuerung 13, 14 abgetastet werden. Die dadurch
gewonnenen Impulse werden zur Arretierung des Gesperrerades 7 benutzt. Wenn also
an der Steuerscheibe 12 eine Stellung der Abtriebswelle 11 erreicht wird, die ein
sofortiges Anhalten der Abtriebswelle 11 erforderlich
macht, wird
ein Kontakt ausgelöst, der das Gesperrerad 7 oder eine sonstige Anordnung sofort
arretiert.
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Es ist leicht einzusehen, daß bei dieser Anordnung der Steuereinrichtung
12 bis 14 auf der Abtriebswelle es nicht darauf ankommt, ob die Kupplung
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bis 10 einen Schlupf besitzt oder möglicherweise unregelmäßig einrastet
bzw. das Drehmoment überträgt, weil ein Stillstand der Abtriebswelle 11 immer
nur in dem Augenblick erfolgen kann, wenn die Steuerscheibe 12 die ihr für das Abschalten
der Abtriebswelle 11 vorgegebene Stellung erreicht hat.
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Wenn aber eine solche Getriebeanordnung in einer sehr hohen Geschwindigkeit
umlaufen soll, dann würde der plötzliche Anhaltestoß der Abtriebswelle 11 zu Torsionsschwingungen
führen, die eine Ungenauigkeit der Papierführung zur Folge hätten. Um diesen Anhaltestoß
so zu vermindern, daß keine Torsionsschwingungen gefährlicher Art mehr auftreten
können, sieht die Erfindung vor, daß das Gesperrerad 7 unter Dämpfungswirkung gesperrt
wird.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 wird davon ausgegangen,
daß dem Gesperrerad 7 zwei Sperrklinken 20 und 30 zugeordnet werden. Die Sperrklinke
30, die bei 31 schwenkbar gelagert ist, entspricht einer normalen unnachgiebigen
Sperrklinke, welche die endgültige Arretierungsstellung des Gesperrerades 7 bedingt.
Sie wird von einem Elektromagneten 41 gegen die Wirkung der Feder 42 betätigt. Um
den harten Auftreffstoß an dieser Sperrklinke 30 zu vermeiden, ist zusätzlich
eine nachgiebige Sperrklinke 20 vorgesehen, die beispielsweise von einem Elektromagneten
23 betätigt wird und in einer Schwinge 32 geführt ist. Die Schwinge 32 ist aus der
Abtriebswelle 11 gelagert. Sie besitzt einen Ansatz 33 zur Führung der Sperrklinke
20, welche ihrerseits eine Kurvenbahn 34 aufweist, die am Ankerstift 35 des Magneten
23 entlanggleitet.
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Wenn die nachgiebige Sperrklinke 20 in den Eingriff mit den Zähnen
des Gesperrerades 7 gebracht wird, dann erfolgt eine Mitnahme der Schwinge 32 im
Sinne der Drehbewegung des Gesperrerades 7, wodurch eine Kolbenstange 36 bewegt
wird, die in dem Dämpfungszylinder 37 geführt und mit einem Kolben 38 versehen
ist. Dieser Kolben 38 kann durch eine Feder 39 belastet sein. Der Dämpfungszylinder
37 ist bei 40 schwenkbar gelagert. Sein wesentlicher Zweck besteht lediglich darin,
den Auftreffstoß zwischen der Sperrklinke 20 und dem Gesperrerad
7 zu dämpfen, bis die unnachgiebige Sperrklinke 30 in Anlagekontakt mit dem
entsprechenden Zahn des Gesperrerades 7 gelangt. Der Dämpfungszylinder 37 weist
schlitzartige Austrittsöffnungen 43 auf, durch die das verdrängte hydraulische Medium
in den umgebenden Raum 44 entweichen kann, um von dort beim Rückhub wieder
in den Zylinder 37 zurückfließen. Die Öffnungen 43 besitzen Dreiecksform, um eine
variable Dämpfungswirkung in Abhängigkeit vom Weg des Kolbens 38 zu erzielen. Dabei
ist der Zylinder 37 über das Gelenk 40 in einer Stopfenschraube 45 gelagert, welche
die Abflußöffnung für das hydraulische Medium verschließt.
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Im Ausführungbeispiel der F i g. 2 ist darüber hinaus vorgesehen,
die Steuerscheibe 12 als eine eingekerbte Scheibe vorzusehen, in deren Umfang schlitzartige,
radial verlaufende Aussparungen in einer Teilung angeordnet sein können, die der
Teilung der Mitnehmerdorne für die randgelochte Papierbahn entspricht. An dieser
Scheibe zählt man mit einer elektronischen Steuervorrichtung eine Anzahl von Markierungen,
die der vorgegebenen Vorschublänge entspricht. Kurz vor Ende des Vorschubes wird
ein den Magneten 23 erregender Kontakt ausgelöst, der die nachgiebige Sperrklinke
20 einschaltet. Bei der letzten Markierung wird hingegen die unnachgiebige
Sperrklinke 30 über den Magneten 41 eingeschaltet und dadurch der
Stillstand der Vorschubeinrichtung an einer genau definierten Stelle erschütterungsfrei
erreicht.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 4 ist eine andere Dämpfungseinrichtung
beispielsweise dargestellt. Das Gesperrerad 7 ist nur in einem Ausschnitt in Seitenansicht
gezeigt. Danach befindet sich in jedem Schaltzahn 15 des Gesperrerades
7 ein kolbenartiger Stift 16, auf dessen freies Ende die Anschlagfläche
22 der Sperrklinke 20 einwirkt. Durch das Auftreffen dieser Schaltklinke
20 wird der kolbenartige Stift 16 in den Zahn 15 gegen die Wirkung
der Feder 17 sowie eines hydraulischen Mediums bewegt, das in der Kammer
18 vorgesehen ist. Das verdrängte Medium kann durch die düsenartige Abflußbohrung
19 entweichen und auf irgendeine Art und Weise wieder in den Hohlraum 18
zurückgelangen. Mit Hilfe dieses Stiftes 16 wird der Auftreffstoß zwischen
der Sperrklinke 20
und der Anschlagfläche 21 des einzelnen Klinkenzahnes 15
wesentlich gedämpft. Die Reibung der Kupplung 4 bis 10 gemäß F i g. 1 ist in jedem
Fall so groß, daß eine definierte Endstellung zwischen der Sperrklinke
20 und dem Schaltzahn 15 herbeigeführt wird, indem beispielsweise
die beiden Anschlagflächen 21 und 22 aneinanderliegen.
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Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 5 wird die Umkehr der Idee gemäß
F i g. 4 dargestellt, wonach die Sperrklinke 20 abgefedert ist, während sich
im Gesperreradzahn 15 keine Dämpfungseinrichtung befindet. Die Sperrklinke
20 ist im Lager 24 schwenkbar gelagert. Sie kann mit Hilfe der Steuereinrichtung
23 auf- und abgeschwenkt werden. Der Auftreffstoß zwischen den Anschlagflächen
21 und 22 wird über die Sperrklinke 20 auf das Lager
24 übertragen, an dem sich ein Druckbolzen 25 befindet, dessen Kolben 27
in einer Dämpfungseinrichtung 26 geführt ist. Hierbei ist der Kolben 27 in einem
Zylinder 26 geführt und durch eine Feder 28 belastet. Wird der Kolben 27 durch den
Schaltzahn 15 gegen die Feder 28 bewegt, dann erfolgt eine Verdrängung
des im Zylinder 26 befindlichen hydraulischen Mediums, beispielsweise durch
ein Ventil 29, auf die andere Seite des Kolbens 27. Um eine genaue Stellung
des Gesperrerades 7 zu ermöglichen, befindet sich im Zylinder 26 der Anschlag
41, gegen den der Kolben 27 auftrifft, so daß eine weitere Bewegung ausgeschlossen
wird. Wird die Sperrklinke 20 durch das Gestänge 23 aufwärts bewegt und aus
dem Eingriff mit dem Schaltzahn 15 gebracht, dann kann die Feder 28 den Kolben 27
wieder .in seine ursprüngliche Stellung zurückdrücken. Das dadurch verdrängte hydraulische
Medium kann durch eine andere, nicht dargestellte Ventilanordnung, beispielsweise
ein weiteres Kugelventil 29, wieder auf die Federseite des Kolbens 27 geführt werden,
um den Kolben für die nächste Dämpfungsarbeit bereit zu machen.