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Schalteinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung
mit mindestens einem ortsfesten, vorzugsweise federnd nachgebenden Kontaktteil und
mindestens einem hierzu in zwei im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen relativ
zum ortsfesten Kontaktteil beweglichen Kontaktteil, der mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung
betätigbar ist. Die Schalteinrichtung ist im besonderen eine Konstruktion, mit deren
Hilfe eine positive Schnappwirkung in zwei Richtungen zur Betätigung eines Umkehrschalters
hervorgerufen wird, beider der Schalter an sich nicht in der Lage ist, eine solche
Schnappwirkung zu erzielen.
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Es gibt zahlreiche Steuervorrichtungen, die eine zyklische Betätigung
von Schaltern erfordern, wobei die zyklische Betätigung dem Schalter im allgemeinen
durch Drehen einer Kurve erteilt wird. Viele derartige Steuervorrichtungen werden
in Einbauten verwendet, die den Gebrauch von relativ teuren Präzisionsschaltern
nicht gestatten. Durch Verwendung einer Sehrittschaltvorrichtung kann dem Schalter
eine positive Schnappwirkung erteilt werden. Ein derartiger Schalter ist in einigen
Fällen elektrisch ausreichend, jedoch hat er den Nachteil, daß sich ein ziemlich
lauter Antrieb ergibt. Eine Anzahl von Schrittschaltvorrichtungen sind in ihrem
Antrieb nicht so laut, doch gehören derartige Vorrichtungen zusammen mit der allgemeinen
Klasse der Kriechantriebe zu einem Typ, der für eine geeignete Schnappwirkung in
einer Richtung der Schalterbewegung nicht ausreichend ist, wenn der Schalter billig
und mit einem selbstfedernden Schaltkontaktteil versehen sein soll.
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Der Erfindung liegt nun unter anderem die Aufgabe zugrunde, die zyklische
Betätigung eines Schalters zu schaffen, der in beiden Richtungen der Kontaktbewegung
mit Schnappwirkung arbeitet. Dies wird bei einem Schalter der eingangs beschriebenen
Art dadurch erzielt, daß Mittel vorgesehen sind, um die auf den beweglichen Kontaktteil
wirkende Federkraft entsprechend der Richtung der Bewegung dieses Kontaktteiles
zu ändern.
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Gemäß der Erfindung ist ferner ein selbstfedernder Schaltkontaktteil
vorgesehen, der die Federung des Kontaktteiles zum Umschnappen desselben sowohl
in einer als auch in der anderen Richtung ausnutzt.
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Die neuartigen Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen des näheren
angeführt, und in der Zeichnung in den F i g. 1 bis 1(1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Schaltvorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen dargestellt.
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Die Schaltvorrichtung hat eine Kurvenscheibe 10, die auf einer drehbaren
Antriebswelle 12 angeordnet ist und eine Vielzahl von Kurvenabschnitten
14 aufweist, die im gleichen Winkelabstand auf dem Umfang der Scheibe angeordnet
sind und jeweils eine obere Kurvenfläche 16, eine mittlere Kurvenfläche 18 und eine
untere Kurvenfläche 19 umfassen.
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Die Kurvenscheibe 10 betätigt durch eine weiter unten noch näher beschriebene
mechanische Wirkverbindung die Schalter 20 und 22, wobei die Kurvonflächen
eine vorbestimmte Länge und die Kurvenabschnitte einen vorbestimmten Abstand voneinander
haben, um so die gewünschte zeitliche Betätigungsfolge der Schalter zu erzielen.
Im besonderen steuert die Kurvenscheibe 10 die Bewegung der Kontakte
24 und 26 zwischen den ortsfesten Kontakten 28 und 30 bzw. 32 und
34. Die Wirkung der Kurvenscheibe 10 ist derart, daß wahlweise die beweglichen Kontakte
24 und 26 in Berührung mit ihren ortsfesten Kontakten 30 und 34 gehalten werden
bzw. die Kontakte 24 und 26 gemäß der Zeichnung nach links zur Berührung
mit ihren ortsfesten Kontakten 28 und 32 freigegeben werden. Die beweglichen Kontakte
24 und 26 werden von Schaltkontaktteilen 36 bzw. 38 getragen, die nach links
unter Federspannung stehen und so die Kontakte 24
und 26 in Berührung mit
den betreffenden ortsfesten Kontakten 28 bzw. 32 zu bringen versuchen, derart, daß
bei Freigabe durch die Kurvenscheibe die beweglichen, mit Schnappwirkung arbeitenden
Kontakte außer Berührung mit den Kontakten 30 und 34
und in Berührung
mit den Kontakten 28 und 32 gebracht werden.
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Die ortsfesten Kontakte sind von Federarmen 40, 42 und 44 getragen,
und neben den Federarmen sind Anschläge 46, 48 und 50 vorgesehen, um den Weg der
ortsfesten Kontakte festzulegen. Obgleich bei der Betätigung der Schaltvorrichtung
die Federarme 40, 42 und 44 zusammen mit ihren zugehörigen ortsfesten Kontakten
als ortsfest betrachtet werden können, ergibt sich doch aus F i g. 1 und 2, daß
sie in der Lage sind, einen begrenzten Weg durchzuführen, so daß die Federarme 42
und 44 im Abstand von den zugehörigen Anschlägen sind. Dies ist deshalb von Vorteil,
weil durch diesen Abstand eine Federung der Federarme 42 und 44 hervorgerufen wird,
durch die die Kontakte 30 und 34 gegen die Kontakte 24 und 26 gedrückt werden, um
so zwischen diesen Kontakten den richtigen Kontaktdruck zu gewährleisten.
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Die Arbeitsverbindung zwischen der Kurvenscheibe 10 und den Schaltern
20 und 22 wird durch einen Betätiger 52 hergestellt, der einen langen Führungsschlitz
54 aufweist, in dem die Antriebswelle 12 derart angeordnet ist, daß der Betätiger
relativ zur Kurvenscheibe und den Schaltern beweglich ist. Neben dem Betätiger sind
ein Zapfen 56 und eine Wulst 58 vorgesehen (diese können am Hauptteil beispielsweise
angegossen sein), und ferner ist eine Feder 60 mit ihrem einen Ende an einer Säule
62 und mit ihrem anderen Ende in einer Nut 64 des Betätigers angeordnet. Diese Feder
versucht den Betätiger in Berührung mit dem Zapfen und der Wulst zu bringen, so
daß der Betätiger auf der vorbestimmten, gewünschten Bahn geführt wird.
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Auf dem Betätiger sind im Abstand voneinander Vorsprünge 66 und 68
vorgesehen, die gegen die Schaltkontaktteile 36 bzw. 38 anliegen. Mit dem Vorsprung
66 ist ein Kurvenabtaster 70 vorzugsweise einstückig geformt, der eine gegen die
Kurvenscheibe 10 anliegende Spitze aufweist. Durch die Federspannung der Schaltkontaktteile
36 und 38 wird eine dauernde Berührung der Schaltkontaktteile mit den zugehörigen
Vorsprüngen erreicht und der Kurvenabtaster 70 in Berührung mit der Kurvenscheibe
gehalten.
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Das eine Ende 74 einer im wesentlichen L-förmig ausgebildeten Rückstellfeder
72 ist an der Säule 62 angeordnet, während das andere Ende 76 in Berührung mit der
Kurvenscheibe 10 ist. Die Lage der Rückstellfeder 72 ist derart, daß sie gegen das
gemäß der Zeichnung linke Ende des Betätigers 52 anliegt, worauf weiter unten noch
näher eingegangen wird.
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Bei der Betätigung der Schaltvorrichtung rotiert die Kurvenscheibe
10 im Uhrzeigersinn. Am Anfang (F i g. 1) einer bestimmten Schaltfolge berührt der
Kurvenabtaster 70 die Kurvenfläche 16 und hält die beweglichen Kontakte 24 und 26
in Berührung mit den stationären Kontakten 30 und 34, entgegen der Federspannung
der Schaltkontaktteile 36 und 38. Beim Bewegen aus der Stellung gemäß F i g. 1 in
die Stellung gemäß F i g. 2, in der der Kurvenabtaster 70 am Ende der Kurvenfläche
16 ist, liegt die Kurvenscheibe gegen die Rückstellfeder 72 an und bewegt diese
nach links, um so einen freien Raum zur Bewegung des Betätigers 52 nach links zu
schaffen. Durch die Drehung der Kurvenscheibe 10 in die Stellung nach F i g. 3 wird
der Kurvenabtaster 70 zur Bewegung auf die Kurvenfläche 18 freigegeben. Hierdurch
werden andererseits die beweglichen Kontakte gelöst und unter Schnappwirkung außer
Berührung mit den stationären Kontakten 30 und 34 gebracht. Dieses Öffnen der Kontakte
erfolgt in Millisekunden, und zwar unter der Wirkung der Federspannung in den beweglichen
Schaltkontaktteilen und des mit einer Spitze versehenen Kurvenabtasters sowie des
radialen Abfalles des Kurvenabschnittes. Wenn der Kurvenabtaster in Berührung mit
der Kurvenfläche 16 ist, werden die beweglichen Kontakte in einer Nichtschaltstellung
zwischen den betreffenden stationären Kontakten und im Abstand von diesen gehalten.
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Wenn die Kurvenscheibe sich weiterdreht, so daß der Kurvenabtaster
nun am Ende der Kurvenfläche 16 ist, wird die Rückstellfeder 72 weiter nach links
bewegt (F i g. 4), um einen freien Raum für die Bewegung des Betätigers nach links
zu schaffen. Durch die Bewegung des Kurvenabtasters 70 von der Kurvenfläche 18 auf
die Kurvenfläche 19 werden die beweglichen Kontakte zur Anlage gegen ihre zugehörigen
stationären Kontakte 28 und 32 freigegeben. Auch dieses Schließen der Kontakte erfolgt,
wie oben erwähnt, unter Schnappwirkung in einer Zeit von Millisekunden.
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Es sei darauf hingewiesen, daß während der Bewegung der beweglichen
Kontakte nach links die Rückstellfeder 72 im Abstand vom Betätiger durch den Kurvenabschnitt
14 bewegt und so gehalten wird, daß die Feder außer Wirkverbindung mit dem Betätiger
ist und der Bewegung der Schaltkontaktteile nach links nicht entgegenwirken kann.
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Nachdem der Weg des Betätigers nach links vollständig durchgeführt
ist. berührt die Rückstellfeder 72 den Betätiger. Die Kurvenfläche 16 des Kurvenabschnittes
14 wirkt jedoch der Rückstellfeder entgegen und verhindert deren Bewegung so lange,
bis die Kurvenscheibe sich so weit gedreht hat, daß die Feder von der Kurvenfläche
16 freikommt. Wie sich aus F i g. 7 ergibt, befreit eine weitere Drehung der Kurvenscheibe
die Rückstellfeder 72, so daß sie sich gegen die Kurvenfläche 18 bewegen und den
Betätiger unter Schnappwirkung nach rechts infolge des Einflusses der Federkraft
der Rückstellfeder bewegen kann, wobei die entsprechenden Kontakte 24 und 26 außer
Berührung mit den ortsfesten Kontakten 28 und 32 gebracht werden. Wenn die Rückstellfeder
72 in Berührung mit der Kurvenfläche 18 ist (F i g. 7 und 8), werden die beweglichen
Kontakte in Nichtschaltstellung gehalten. Bei Freigabe der Rückstellfeder 72 zur
Bewegung von der Kurvenfläche 18 auf die Kurvenfläche 19 wird der Betätiger unter
Schnappwirkung weiter nach rechts bewegt und betätigt die beweglichen Kontakte 24
und 26 zum Schließen mit ihren stationären Kontakten 32 und 34.
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Wie sich aus F i g. 10 ergibt, kommen bei der fortgesetzten Drehung
der Kurvenscheibe der Kurvenabtaster 70 und die Rückstellfeder 72 wieder in Berührung
mit den Kurvenabschnitten 14, so daß die Schaltvorrichtung wieder die Stellung nach
F i g. l einnimmt und nunmehr eine weitere Arbeitsfolge durchlaufen kann.
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Die durch die Rückstellfeder 72 ausgeübte Federkraft muß größer sein
als die durch die Schaltkontaktteile 36 und 38 ausgeübte, da die Rückstellfeder
die beweglichen Kontakte entgegen der Federwirkung der Schaltkontaktteile 36 und
38 betätigen muß. Es besteht aber die Möglichkeit, daß die Federkraft
der
Rückstellfeder die Federkraft der beweglichen Schaltkontaktteile so weit übersteigt,
daß beim Antrieb aus der Stellung gemäß F i g. 6 in die Stellung gemäß F i g. 7
die beweglichen Kontakte sich über die Nichtschaltstellung hinaus bewegen und zeitweilig
die stationären Kontakte 30 und 34 schließen. Um dies zu verhindern, kann eine ganze
Reihe von geeigneten Konstruktionen vorgesehen sen. Ein einfacher Weg, um dies zu
verhindern, besteht darin, daß die Bewegung des Betätigers nach rechts dadurch verzögert
wird, daß auf der Wulst 58 eine schräge Fläche 78 vorgesehen ist. Wenn sich nun
der Betätiger nach links bewegt, kommt er unter der Wirkung der Feder 60 mit seinem
rechten Ende mit der geneigten Oberfläche 78 in Berührung. Beim Antrieb des Betätigers
nach rechts muß die Rückstellfeder die Reibungskraft zwischen dem Betätiger und
der geneigten Fläche überwinden, so daß ein Teil der Federkraft der Rückzugsfeder
verbraucht und eine zu weite Bewegung der beweglichen Schaltkontaktteile und damit
ein unerwünschtes, kurzzeitiges Schließen der Kontakte verhindert wird.