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Programmabhängiges Zeitschaltwerk Zur periodischen Auslösung von elektrischen
Vorgängen nach einem einstellbaren Zeitprogramm sind Anordnungen bekannt, bei denen
eine mit einem Uhrwerk od. dgl. synchron angetriebene Scheibe oder Trommel mit Nocken
versehen ist, die zur Betätigung von elektrischen Kontakten dienen. Dabei wird die
Schaltzeit von der Umdrehungszahl der Nockenscheibe oder -trommel und von der Anzahl
der auf ihrem Umfang angebrachten Nocken bestimmt.
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Es sind auch bereits Nockenschaltwerke bekannt, die ein mehrstufiges
Getriebe mit verschiedenen Untersetzungen besitzen. Dabei laufen sämtliche Untersetzungsstufen
ständig mit, so daß alle Schaltorgane gleichzeitig betätigt werden. Durch die Einstellung
einer besonderen mit Rastenscheibe versehenen Achse wird jedoch jeweils nur eines
der gleichzeitig betätigten Schaltorgane zur Wirkung gebracht.
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Bei einem anderen bereits bekannten Zeitschaltwerk werden Magnetkupplungen
zur Betätigung einer gewünschten Untersetzungsstufe des Getriebes benutzt, wobei
jeder Getriebestufe eine Nockenscheibe zugeordnet ist, die einen entsprechenden
Kontakt betätigt.
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Andere bekannte Programmschaltwerke für die Steuerung elektrischer
Schaltvorgänge arbeiten mittels einer Schaltwalze, die auf ihrem Umfang schraubenförmig
angeordnete wulstartige Erhöhungen oder Vertiefungen aufweist. Die Einstellung der
gewünschten Schaltzeit erfolgt hierbei .durch Verschiebung des Kontaktsatzes parallel
zur Achse der Schaltwalze.
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Alle diese bekannten Zeitschalteinrichtungen haben jedoch den Nachteil,
daß sie entweder verhältnismäßig kompliziert und damit störanfällig sind oder daß
sie nur einen verhältnismäßig kleinen oder nur sehr grob unterteilten Einstellbereich
für die Schaltzeiten besitzen.
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Die Erfindung besteht in der Kombination an sich bei Zeitschaltern
bekannter Merkmale. Sie richtet sich auf ein von einem Motor angetriebenes programmabhängiges
Zeitschaltwerk mit einem über ein mehrstufiges Getriebe angetriebenen Nockenschaltwerk,
das die Aufgabe hat, die Auslösung von elektrischen Schaltvorgängen über einen möglichst
großen Bereich von beliebig einstellbaren Schaltzeiten zu ermöglichen. Gemäß der
Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine aus mehreren Nockenringen verschiedener
Nockenzahl bestehende Schalttrommel, deren zugehörige Schalteinrichtung in Richtung
der Längsachse der Trommel auf einen beliebigen Nockenring einstellbar ist, wahlweise
über jede Stufe des Getriebes einschaltbar ist.
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Die Schalteinrichtung kann z. B. mittels einer parallel zur Längsachse
der Trommel angeordneten drehbaren Spindel verstellbar sein. Dabei ist es vorteilhaft,
an der Spindel eine Rasteinrichtung vorzusehen, die jeweils nach einer Drehung der
Spindel, welche einer Verstellung der Kontakteinrichtung bis zum nächsten Nockenring
entspricht, einrastet.
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Um einen großen Bereich von Schaltzeiten möglichst lückenlos zu überbrücken,
ist es zweckmäßig, daß die Untersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebestufen
sich jeweils um einen Faktor voneinander unterscheiden, der gleich dem Verhältnis
der größten Nockenzahl zur kleinsten Nockenzahl der Nockenringe des Nockenschaltwerkes
ist. Werden z. B. drei verschiedene Getriebestufen verwendet, von denen die eine
die Nockentrommel mit 1 Umdr./Min., die andere mit 1 Umdr./Std. und die dritte mit
1 Umdr./ 60 Std. antreibt, so daß sich die Untersetzungsverhältnisse um den Faktor
60 voneinander unterscheiden, so können auf der Nockentrommel Nockenringe angebracht
sein, die z. B. eine Nockenzahl von 1 bis 60 haben, wobei die zwischen den beiden
Endwerten liegenden Nockenzahlen beispielsweise angenähert eine dezimalgeometrische
Reihe bilden können. Dabei ergibt sich insgesamt ein Schaltbereich des Zeitschaltwerkes
zwischen 1 Sekunde und 60 Stunden. Die Umschaltung auf Sekunden, Minuten oder Stunden
erfolgt dabei jeweils durch Einschaltung der entsprechenden Getriebestufe.
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Die von den Nocken zu betätigende Kontakteinrichtung kann aus zwei
um eine gemeinsame Achse drehbaren und durch Federkraft an der Nockentrommel anliegenden
Schalthebeln bestehen, deren Längen in Richtung auf die Nockentrommel sich um einen
Betrag voneinander unterscheiden, durch den die Zeit der Kontaktgabe einstellbar
ist. Um die Kontaktdauer für alle Drehzahlen der Trommel auf einen gemeinsamen Wert
zu bringen, kann zusätzlich eine elektrische Kontaktzeitbegrenzungseinrichtung vorgesehen
werden, die aus einem über ein RC-Glied durch die Kontakteinrichtung gesteuerten
Relais besteht.
Von den Abbildungen, die zur näheren Erläuterung
des Erfindungsgegenstandes dienen, zeigt AM). 1 ein Prinzipschema für den Aufbau
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Zeitschaltwerkes; in Ahl). 2 und 3 sind
einige konstruktive Einzelheiten für ein .7`Lusfiihrungsbeispiel eines derartigen
Zeitschal twerkes dargestellt.
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Bei dem Schema nach Abb. 1 treibt ein Synchronmotor 1 über ein aus
Zahnrädern 2 bis 16 bestehendes dreistufiges Getriebe eine Nockentromme117 an. Die
einzelnen Stufen des Getriebes können-durch wahlweise Betätigung von Elektronenmagnet@n.18,
19 oder 20 mittels eines Stufenschalters 21 eingeschaltet werden. Dabei sind die
Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder so bemessen, daß die einzelnen Stufen des
Getriebes sich in ihrer Drehzahl um den Faktor 60 voneinander unterscheiden, so
daß sich beispielsweise bei Einschaltung der --\lagnetlzupplung 18 für die Nockentromme117
eine Drehzahl von 1 Umdr./Min., bei der Einschaltung der Magnetkupplung 19 eine
Drehzahl von 1 Umdr./Std. und bei Einschaltung der ;lagnetkupplung 20 eine Drehzahl
von 1 Umdr.; 60 SA. ergibt.
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t'erwendet man beispielsweise zum Antrieb einen Synchronmotor mit
einer Drehzahl von 1 Umdr./Min., so ergeben sich die im Prinzipschema an den Zahnrädern
angegebenen Übersetzungsverhältnisse der Drehzahlen. Die Nockentrommel 17 trägt
eine Anzahl von Nockenringen 22, die sich durch die Zahl der auf ihnen angebrachten
Nocken unterscheiden.
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Eine Kontakteinrichtung 23 ist auf einer Spindel 24 in der Weise verstellbar
angeordnet, daß sie auf einen beliebigen der Nockenringe fest eingestellt werden
kann.
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Eine konstruktive Ausführungsform für den Einstellmechanismus zur
Verstellung der Kontakteinrichtung an der Längsseite der Nockentrommel ist in der
Abb.2 in Ansicht und Draufsicht gezeigt. Die Nockentrommel 17 ist hierbei mit sechzehn
verschiedenen Nockenringen 22 gleichen Durchmessers versehen, die beispielsweise
eine Breite von 5 mm haben. Längs der Nockentrommel 17 wird durch eine Spindel 24
von beispielsweise 15 mm Steigung und eine Führungsstange 26 ein Träger 27 mit kraftschlüssig
an jeweils einem Nockenring anliegenden Kontakt-Schalthebeln 28 und 29 geführt.
Die Spindel 24 ist mit einem Umdrehungsbegrenzer 30 versehen und rastet jeweils
nach einer Drittelumdrehung=5 mm Hub, d. h. also nach einer Verstellung um die Breite
eines Nockenringes an einer Rastscheibe 31 ein. Damit die Schalthebel
28 und 29 beim Weiterdrehen nicht beschädigt werden, ist eine Abhebewelle
32 vorgesehen, durch die sie von der Nockentrommel abgehoben werden. Im nicht abgehobenen
Zustand ist durch eine Sperrscheibe 33 das Anheben der Spindelrast 34 blockiert.
Die Einstellung der Schalthebel wird an einer Skala 35 angezeigt.
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Wie in Abb.3 dargestellt ist, haben die um eine gemeinsame Achse 36
drehbaren und durch die Kraft der Federn 37 und 38 an der Nockentrommel 17 anliegenden
Kontaktschalthebel 28 und 29 nach der Trommel zu unterschiedliche Hebellängen,
so daß bei der Drehung der Nockentromme117 und dem dabei erfolgenden Vorbei-wandern
der Nocken die Hebel 28
und 29 zeitlich nacheinander betätigt werden. Auf
der anderen Seite des Drehpunktes 36 der Hebel 28 und 29 sind elektrische Kontakte
39 und 40 so angeordnet, daß die Kontaktgabe dann erfolgt, wenn der kürzere Schalthebel
vom Nockenscheitel abgesprungen ist. Die Kontaktgabe wird unterbrochen, wenn der
längere Kontakthebel den Nockenscheitel verläßt. Durch diese Maßnahme werden Wackelkontakte
und der Abbrand der Kontakte weitgehend vermieden. Durch die Längendifferenz der
Hebel läßt sich die Kontaktzeit festlegen, die jedoch -von der Umdrehungszahl der
Nockentrommel abhängig ist.
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Um die Kontaktdauer für alle drei Trommeldrehzahlen auf einen gemeinsamen
Wert zu bringen, kann zusätzlich eine elektrische Kontaktzeitbegrenzungseinrichtung
vorgesehen werden. Diese besteht bei dein dargestellten Beispiel aus einem Relais
41, das von einer Spannungsquelle 42 über ein aus einem Kondensator 43 und einen
Widerstand 44 bestehendes RC-Glied mittels der Kontakte 39 und 40 betätigt wird.
Durch einen Arbeitskontakt des Relais 41 wird der von einer Batterie 45 gespeiste
Impulskreis geschlossen, von dessen Klemmen 46 und 47 die Impulsspannung dem Verbraucher
zugeführt wird.