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Mechanischer Übersetzer für die Einstellung eines Stell- oder übertragungsgliedes
Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen mechanischen Übersetzer, der zur Einstellung
eines Stell- oder übertragungsgliedes dient, dessen Bewegungsgröße abhängig ist
von der Summe der Einzelbewegungen mehrerer von einer Welle getragener Nockenkörper,
die von Codewerten zugeordneten elektromechanischen Stellhebeln wahlweise wirksam
gemacht werden.
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Bei Analogrechnern und auch in der Regeltechnik ist es bekannt, mit
Hilfe von mechanisch arbeitenden Additions- und Summengetrieben verschiedenster
Bauart digital oder codiert eingegebene Werte in eine geometrische Bewegungsgröße
zu übersetzen, indem das Ausgabeorgan des Additions- oder Summengetriebes z. B.
eine mechanische Verschiebung erfährt, dessen Bewegungsgröße für die weitere Übertragung
die Summe der Einzelbewegungen der Funktionselemente im Additionsgetriebe darstellt.
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Bei bekannten Übersetzern arbeitet das Additionsgetriebe z. B. in
der Weise, daß die Winkeldrehung der auf einer Welle angeordneten formgleichen Nokkenkörper
maßgebend ist für die Größe der mechanischen Verschiebung des Ausgabeorgans. Die
Drehbewegung der Nockenkörper bei dieser Ausführung wird von durch Exzenter angetriebenen
Stell- und Drehhebeln überwacht, die entsprechend den eingegebenen Werten elektromechanisch
gesteuert werden.
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Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stell-
oder übertragungsglied als Träger eines Magnetkopfes nach vorgegebenen Werten so
einstellen zu können, daß der Magnetkopf eine bestimmte Spur von mehreren Abtastspuren
eines Magnetbandes mit Wertangaben abtasten kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfordert
einen Übersetzer, mit welchem es möglich ist, codierte Werte in eine mechanische
Bewegungsgröße zu übersetzen, wobei auch kleinste Bewegungsgrößen Berücksichtigung
finden müssen. Da der Übersetzer im Rahmen eines Datenerfassungs- bzw. Verarbeitungssystems
arbeitet, ist es erforderlich, daß die Einstellung des Magnetkopfträgers auf eine
von mehreren Abtastspuren eines Magnetbandes einerseits mit genauester Präzision
und hoher Geschwindigkeit abläuft.
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Der Übersetzer gemäß der Erfindung arbeitet ebenfalls mit Nockenkörpern,
unterscheidet sich jedoch von dem bekannten, mit Trommelnocken und Exzentern arbeitenden
Übersetzer vorteilhaft durch seine einfache Bauweise und seine exakte Arbeitsweise
bei hoher Betriebsgeschwindigkeit, ganz abgesehen davon, daß kleinste Bewegungsgrößen
ohneVerwendung komplizierter Bauteile, die für einen mechanischen Übersetzer unvorteilhaft
sind, möglich sind. Diese vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Übersetzers
wird dadurch erreicht, daß jeder Nockenkörper von einer Vielzahl von auf einer angetriebenen
Welle dreh- und verschiebbar gelagerten Nockenkörpern an einer bestimmten Stirnseite
einen nach aufsteigenden Codewerten ausgebildeten keilförmigen Nocken besitzt und
jedem dieser Nokken in der Größe dem Codewert entsprechende Stellglieder zugeordnet
sind, die wahlweise steuerbar sich vor die keilförmigen Nocken legen und in Verbindung,
mit diesen während einer Umdrehung der angetriebenen Welle die lineare Verschiebung
einer oder mehrerer Nockenkörper und die Übertragung der Bewegungsgröße auf das
Ausgabe- bzw. übertragungsglied des Übersetzers veranlassen. Das von den Nokkenkörpern
bewegte Ausgabe- bzw. übertragungsglied ist dabei vorteilhafterweise unter Wirkung
einer Stoßdämpfung auf der die Nockenkörper tragenden Welle hin und her verschiebbar
gelagert.
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Gemäß einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung werden die
den Nocken zugeordneten Stellglieder durch bestimmten Codewerten zugeordnete Elektromagnete
gesteuert und sind für die Längsverschiebung auf ihren Lagerstiften verschiebbar
angeordnet.
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Entsprechend der Verwendung des Übersetzers in einem datenverarbeitenden
System können die den
Antrieb der Nockenkörperwelle überwachende
Eintourenkupplung und die An- und Abschaltung der nach Codewerten anzusprechenden
Elektromagnete der Stellglieder von einer Zentraleinheit gesteuert werden, so daß
die Einstellung des Stell- oder Übertragungsgliedes für die Bewegung eines Magnetkopfträgers
nach einem vorherbestimmten Programm erfolgen kann.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Auf der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine mechanische übersetzereinrichtung
mit dem im Schnitt dargestellten Lagerrahmen, F i g. 2 einen Schnitt nach
Linie 1-1 der F i g. 1,
F i g. 3 den Schnitt nach F i
g. 2 mit eingerücktem Stellglied, F i g. 4 ein zwischen zwei Nockenkörper
eingerücktes Stellglied in Ansicht nach F i g. 1,
F i g. 5
einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 4. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
besitzt die übersetzervorrichtung 11 (F i g. 1) eine Hauptwelle 12,
welche mehrere Nockenkörper 13 bis 15 und einen Folgekörper
16 trägt. Jeder der Nockenkörper 13 bis 15 hat eine ebene Nockenfläche
17, 18 bzw. 19,
die gegen die plane Stirnseite des nächstbenachbarten
Nockenkörpers benachbart anliegt. Zur axialen Bewegung auf der Welle 12 ist jeder
Nockenkörper auf einer Buchse 26 bis 28 angeordnet, welche auf der
Welle 12 aufgekeilt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Folgekörper
16 kann auf der Welle 12 in der gleichen Weise befestigt oder auf dieser
frei drehbar angeordnet sein. Die Stirnseiten der Nockenkörper sind durch radial
überstehende Flansche 29, 31, 32,
33 abgedeckt. Außerhalb der einen
Stirnseite jedes Nockenkörpers befinden sich die ebenen Nockenflächen
17, 18, 19, die, wie aus den F i g. 2, 3, 5 ersichtlich ist,
von einer niedrigen Zone 34 über einen gleichförmig ansteigenden, in Drehrichtung
der Welle verlaufenden Abschnitt 36 zu einer höchsten Zone 35
ansteigen.
Wie die F i g. 1 zeigt, ist die Steigung jeder Nockenfläche nach einer aufsteigenden
Reihe z. B. einer vorherbestimmten numerischen Reihenfolge ausgeführt.
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Jedem Nockenkörper bzw. jeder Nockenfläche 17,
18, 19
sind Stellglieder 21 bis 23 (F i g. 2, 3, 5) zugeordnet, die
frei drehbar auf einer parallel zur Welle 12 gelagerten Welle 37 aufgesetzt
sind. Die Stell-,lieder erstrecken sich als einarmige Hebel von der Welle
37 als Drehpunkt gegen die Nockenkörper. Das freie Ende derselben ist aufwärts
gebogen und legt sich als Keil 38 (F i g. 2) zwischen die einzelnen
Flansche der Nockenkörper. Die Stärke ist unterschiedlich und bei dem Ausführungsbeispiel
in übereinstimmung mit dem unterschiedlichen Anstieg der Nockenflächen nach einer
bestimmten numerischen Reihenfolge gewählt, wobei die tatsächliche Breite jedes
Keils 38 ein wenig kleiner ist als die Steigungshöhe der zugehörigen Nockenfläche.
Durch Antriebsorgane, z. B. Solenoide 39, 40, 41, können die Stellglieder
in die Bewegungsbahn der zugeordneten Nockenflächen gebracht werden. Die Anker 42,
43 und 44 der Solenolde sind zu diesem Zweck je mit einem der Einstellglieder
durch Stifte 45, 46 bzw. 47 in der Weise verbunden, daß die Stellglieder auf den
durch Schlitze 48 (F i g. 2) in den Stellgliedern hindurchragenden Stifte
längsverschieblich sind.
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Eine ständig umlaufende Welle 49 ist im Rahmen 50
gelagert und
treibt über eine Eintourenkupplung 24 die Hauptwelle 12 der Vorrichtung an. Für
die Steuerung der Eintourenkupplung ist z. B. ein Kupplungssolenoid 51 vorgesehen,
dessen Anker 52 die An-und Abschaltung der Kupplung 24 überwacht. Zwischen
dem Nockenkörper 13 und der Kupplung 24 ist ein Teil der Welle 12 mit einem
Außengewinde versehen und eine aufgeschraubte Kontermutter 59 legt sich gegen
den Nockenkörper 13 an. Mit der Kontermutter 59 kann die genaue Einstellung
des Nockenkörpers 13 auf der Welle 12 erfolgen und bietet somit die Möglichkeit,
die übersetzervorrichtung auf einen Nullbezugspunkt einzustellen. Das Ausgabeorgan
25
zur Weitergabe der Wertgrößen im Ausführungsbeispiel hat die Form eines
Zylinders mit einem geschlossenen Ende 53 und einem offenen Ende 54, welches
über die Welle 12 geschoben ist. Das offene Ende 54 des Ausgabeorgans
25 stößt gegen den äußeren Flansch 33 des den Nockenkörper nachgeordneten
Folgekörpers 16, um dessen Bewegung zu folgen. Das offene Ende 54 kann entweder
an dem Folgekörper 16 befestigt oder gegen diesen durch eine Feder
55 gespannt werden. Im -eschlossenen Ende 53 der Ausgabe ist ein Kugelventil
56 vorgesehen und im geringen Abstande vom geschlossenen Ende sind kleine
Austrittsöffnungen 57 angeordnet. Die Steuerorgane bzw. Solenoide
39, 40, 41 und 51 sind an eine zentrale Steuereinheit 58 für
die Einstellvorrichtung angeschlossen.
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Im Ruhezustand der Einstellvorrichtung liegen, wie F i g. 1
zeigt, die keilförmigen Enden der Stellglieder dem jeweils höchsten Punkt seiner
zugeordneten Nockenfläche gegenüber (F i g. 2) und können nicht in den Zwischenraum
der einander benachbarten Nockenkörper eintreten. Um eine einer bestimmten Wertgröße
entsprechende Bewegung des Ausgabeorgans zu erhalten, werden das Kupplungssolenoid
51 und die für eine Einstellung erforderlichen Solenoide der Stellglieder
durch die Steuerung 58 erregt. Die Kupplung 24 verbindet alsdann die Welle
12 mit der ständig angetriebenen Welle 49 für eine einzige Umdrehung. Sobald sich
die Welle 12 und die von ihr getragenen Nockenkörper drehen, werden die von der
Zentralsteuerung angesprochenen Einstellglieder mit ihren keilförmigen Enden durch
die Solenoide aufwärts in den von Nockenfläche und Nockenkörper gebildeten Zwischenraum
gedrängt, sobald die niedrigere Zone der zugeordneten Nockenflächen am Stellglied
erscheint. Wie F i g. 3 zeigt, kommen dann die Enden der Einstellglieder
zwischen die Nockenkörper in den Berührun-sbereich mit den Buchsen der Nokkenkörper.
Bei der fortgesetzten Drehung der Welle 1.2 werden die Nockenkörper durch die gegen
die Einstell-lieder wirkende ansteigende Nockenfläche linear auf der Welle verschoben.
Das Maß der Verschiebung der einzelnen Nockenkörper entspricht je-
weils der
Stärke der zwischen die Nockenkörper ein-Oreschobenen Stellglieder. Die Verschiebebewegung
der einzelnen Nockenkörper wird über die Reihe der Nockenkörper von rechts nach
links bis zum Ausgabeorgan 25 übertragen. Das Ausgabeorgan bewegt sich dabei
auf der Welle 12 um die Summe der einzelnen Bewegungen der Nockenkörper nach links.
Der einmalige Umlauf der Hauptwelle 12 endet mit den entweder auf dem erhöhten Nockenteil
oder auf dem niedrigen Nockenteil der zugeordneten Nockenflächen anliegenden keilförmigen
Enden der Stellglieder, je nachdem, ob ein Stellglied während des Umlaufes
eingerückt wurde oder nicht. Die dem Ausgabeorgan
dabei erteilte
Einstellung bleibt zunächst in dieser Stellung erhalten. Zur Einstellung des Ausgabeorgans
und überführung in eine neue Stellung, entweder in die Null- oder in eine andere
bestimmte Stellung, ist ein weiterer Umlauf der Welle bzw. der übersetzervorrichtung
erforderlich. Wenn es erwünscht ist, das Ausgabeorgan auf Null zurückzustellen,
wird das Solenoid 51 für eine Umdrehung der Welle 12 erregt, während die
Einstellsolenoide 39, 40, 41 für die Stellglieder stromlos bleiben, so daß
die keilförmigen Enden der Stellglieder zurückgezogen werden. Die Feder
55 kann nunmehr die Nockenkörper zusammendrängen und das Ausgabeorgan wird
mit in die Null-Stellung nach rechts bewegt. Das Ausgabeorgan besitzt an seinem
Ende ein Kugelventil 56, durch welches bei der Einstellbewegung Flüssigkeit
in den Hohlraum des Ausgabeorgans einfließen kann. Bei der Rückstellbewegung schließt
sich das Kugelventil 56, so daß durch die eingeschlossene Flüssigkeit eine
Pufferwirkung erzeugt wird, um die Bewegung des Ausgabeorgans zu dämpfen und einen
Stoß in der übersetzervorrichtung zu verhindern. Durch die im Ausgabeorgan noch
vorgesehenen kleinen Lochungen 57 kann überschüssige Flüssigkeit austreten.
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Wenn es dagegen nicht erwünscht ist, die Vorrichtung in die Grundstellung
zu überführen, sondern durch Eingabe weiterer Wertgrößen das Ausgabeorgan in eine
andere Wertstellung zu bewegen, werden mindestens einige der Stellglieder in ihrer
Stellung belassen. Sind die Nockenflächen und die keilförmigen Enden der Stellglieder
in ihrem Aufbau-und Größenverhältnis z. B. nach einem binären Code, z. B. entsprechend
den Werten 1, 2, 4 gefertigt und angeordnet, so kann das Ausgabeorgan nach
verschiedenen Wertgrößen verstellt und eingestellt werden. Ist es z. B. erwünscht,
das Ausgabeorgan zunächst um drei Werteinheiten nach links und dann um fünf Werteinheiten
zu verstellen, so werden für die erste übersetzung gemäß diesem Beispiel die den
Werteinheiten »l« und »2(" zugeordneten Solenoide 39 und 40 und das
Kupplungssolenoid 51 erregt. Dadurch werden, wie bereits erläutert, die den
Werteinheiten »l« und »2« entsprechenden Stellglieder 21 und 22 aufwärts
gegen die Nockenflächen 17 und 18 bewegt. Am Ende eines ersten Umlaufes
ist daher das Ausgabeorgan 25 um die Summe von drei Werteinheiten, nämlich
um die den keilförmigen Enden der Stellglieder 21 und 22 entsprechenden Werte
» 1 «
und »2« verstellt. Um das Ausgabeorgan 25 anschließend um fünf
Werteinheiten zu verstellen, wird über die Steuereinheit das Kupplungssolenoid
51 für die Anschaltung der Eintourenkupplung und gleichzeitig das dem Wert
»4« zugeordnete Solenoid 41 erregt, während das Solenoid 39 für den Wert
»l« erregt bleibt und das Einstellsolenoid40 für den Wert »2« stromlos gemacht
wird. Demnach wird das Stellglied 23 in Arbeitsstellung gebracht und das
Stellglied 22 zurückgezogen, während das keilförmige Ende 38 des Stellgliedes
21 zwischen den Nockenkörpern 13, 14 gegen die Welle 12 anliegend verbleibt.
Beim Zurückziehen des Stellgliedes 22 werden die Nockenkörper 15 und
16 nach rechts bewegt und anschließend wird durch das gegen die Nockenfläche
19 bewegte Stellglied 23 infolge der sich fortsetzenden Drehung der
Welle 12 der Nockenkörper 16 und das Ausgabeorgan 25 nach links gedrängt,
zur Einstellung derselben auf die Werteinheit »5«, welche durch die dem Wert
»l« und »4« zugeordneten Stellglieder 23, 21 erreicht wird. Die Wirkung
dieser aus der Null-Stellung startenden beiden Umläufe der Einstelleinrichtung entspricht
einem Rechenvorgang in folgender Reihenfolge: Addiere Drei, subtrahiere Zwei und
addiere Vier. Nach dieser Betrachtungsweise würde zur Rückstellung der Einrichtung
auf Null der nächste Schritt eine Subtraktion von Fünf sein, der durch den erneuten
Umlauf der Einrichtung und das Zurückziehen der Stellglieder 21 und 23 für
die Werte »l« und »4« veranlaßt werden kann.
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Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung lassen sich sehr genaue Abstufungen
für die Einstellung von Bewegungsgrößen erreichen, da die keilförinigen Enden
38 an den Stellgliedern flach sind und relativ leicht mit sehr geringen Toleranzen
geschliffen werden können. In dieser Beziehung ist die Genauigkeit der Stellglieder
kritisch, während die Genauigkeit der zugeordneten Nockenflächen nicht kritisch
ist.
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Wie aus der F i g. 2 ersichtlich, überragen die Flansehe
29, 31, 32 und 33 die keilförinigen Enden der Stellglieder, auch wenn
diese zurückgezogen sind. Die Stellglieder werden daher zwischen den Flanschen der
Nockenkörper gehalten und bei der axialen Bewegung der Nockenkörper auf der Welle
12, auf der Welle 37 und den Ankerstiften verschoben. Die Stellglieder und
die Nockenflächen wurden zum Zwecke der Erläuterung in der Wertreihenfolge
»l«, »2«, »4« von rechts nach links dargestellt. Vorteilhafter würde die
Reihenfolge umgekehrt sein, da dadurch die am meisten verwendeten Elemente dem Ausgabeorgan
am nächsten liegen würden und die Abnutzung somit verringert wäre. Bei einer eventuellen
Abnutzung an den Nockenflächen, kann die Null-Stellung der Nokkenkörper auf der
Welle 12 mittels der Kontermutter 59 oder dergleichen einjustiert werden.
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Sofern Raumbegrenzungen erforderlich sind, kann bei dem Ausführungsbeispiel
der Folgekörper 16
weggelassen werden. In einem solchen Falle würde am offenen
Ende 54 des Ausgabeorgans 25 eine dem Flansch 33 ähnliche radial überstehende
Schulter vorgesehen sein, so daß das Ausgangsglied selbst entweder der benachbarten
Nockenfläche oder ihrem mitwirkenden Stellhebel folgen würde.