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Zeitschaltwerk, insbesondere mit elektromagnetischem Antrieb, bei
dem Schaltvorgänge unmittelbar durch je eine Schwingung einer Schwungmasse ausgelöst
werden Die Erfindung betrifft ein Zeitschaltwerk für Reihen- und Einzelauslösung
von Schaltvorgängen, insbesondere mit elektromagnetischem Antrieb, bei dem Schaltvorgänge
unmittelbar durch je eine Schwingung einer durch einen kurzen Antriebsimpuls elektrisch
oder mechanisch angetriebenen, ortsfest gelagerten und unter - der Einwirkung einer
Rückstellkraft stehenden Schwungmasse ausgelöst werden.
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Bei derartigen Zeitschaltwerken für die Reihen- oder Einzelauslösung
werden genaue Auslösezeiten verlangt, die in weiten Grenzen regelbar sein müssen.
Die bisher bekannten Anordnungen versagen nach gewisser Zeit, da man den Antrieb
und den mit dem Ablauf verbundenen Auslöseteil nur in Abhängigkeit von der Antriebsgröße
und der Ablaufübersetzung auf die einzelnen Zeitwerte genau eichen kann. Der Antrieb
ist hierbei elektrisch oder mechanisch ausgebildet und besteht aus einem schwingenden
Anker oder einer Schwungmasse. Man begnügte sich in der Regel damit, die Ablaufgeschwindigkeit
derartiger Geräte durch eine Rückstellkraft in einer einmal festgelegten Grenze
zu halten. Traten hierbei von Zeit zu Zeit große Ablauffehl-er auf, so fand eine
Nacheichung durch Änderung der Rückstellkraft mit Hilfe einer Korrekturvorrichtung
statt.
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Durch den Gegenstand der Erfindung wird das Anwendungsgebiet derartiger
Zeitschaltwerke bedeutend erweitert, da es möglich ist, zeitgenaue Auslöseimpulse
zu erzeugen, die in weiten Grenzen stufenlos regelbar sind. Erreicht wird dies dadurch,
daß zur zeitgenäueinstellbaren Folge der Schwingungen die Rückstellkraft .der Schwungmasse
unabhängig von dem kurzen Antriebsimpuls schon mit Null oder nur wenig abweichend
von Null in der Nähe der Schwingungsmitte der Schwungmasse linear anzusteigen beginnt
und der lineare Anstieg in weiten Grenzen an einer übersetzung zwischen Schwungmasse
und Rückstellkraft verstellbar ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
teilweise schematisch dargestellt.
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In allen Figuren ist mit r die Schwungmasse bezeichnet, die bei a
drehbar gelagert ist. Die Schwungmasse trägt ein Ritzel 3, das mit einem Zahnsegment
q. in Eingriff steht. Das Segment q. ist bei 5 drehbar gelagert und stützt sich
gegen einen einstellbaren Anschlag
6 ab. Die Schwungmasse i erhält
durch eine beliebige Anordnung einen Antriebsimpuls.
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In der Ausführung nach Fig. i erteilt ein Schlagmagnet 7 der Schwungmasse
den erforderlichen Antriebsimpuls. Wird die Schwungmasse in Pfeilrichtung 8 angetrieben,
so nimmt das fest mit ihr verbundene R:tzel 3 das Zahnsegment q. in Pfeilrichtung
9 mit, und bei Rückkehr der Schwungmasse in ihre Anfangsstellung läuft dieses Segment
wieder gegen den einstellbaren Anschlag 6 an. An diesem Segment d. sind die Einstellmittel
für die verschiedenen Ablaufszeiten der Schwungmasse i vorgesehen. Diese bestehen
beispielsweise nach Fig. i aus einem Hebelansatz to an dem Segment 4 und einem entgegengesetzt
gelagerten Hebel 12. Dieser Ansatz to ist über eine Rolle ri mit dem Hebel 12 durch
eine Rückstellkraft 13 kraftschlüssig verbunden. Der Hebel 12 ist bei i.1. drehbar
gelagert, und außerhalb seines Drehpunktes bei 15 ist die Rückstellkraft 13 in Form
einer Feder an dieser befestigt. Die Rolle i r ist in einer Gewindemutter 16 gelagert,
die durch eine Spindel 17 über einen Drehknopf 18 einstellbar ist. Für die seitliche
Ausweichbewegung der Rolle i i ist in der Gewindemutter 16 ein Längsschlitz r9 vorgesehen,
in dem die Rolle r i der seitlichen Ausweichbewegung der beiden Hebel to und 1a
folgen kann. In der Gehäusewand 2o ist eine Skala 21 vorgesehen, die über eine Seilführung
22 mit der Gewindemutter 16 verbunden ist und je nach Stellung der Gewindemutter
das gewählte Übersetzungsverhältnis des Segments mit den Hebeln to und 12 anzeigt.
Wird die Schwungmasse i in Pfeilrichtung 8 beispielsweise durch den Schlagmagneten
7 angetrieben, so wird das Segment q. in Pfeilrichtung 9 von dem Ritzel 3 mitgenommen,
und zwar so lange, bis durch die gewählte Übersetzung entsprechend der Stellung
der Rolle 1 r die Rückstellkraft 13 über die Hebel to und 12 die Antriebsbewegung
umkehrt. An dem Segment q. kann in irgendeiner Form diese ausgeführte Bewegung des
Segments für die Auslösung der einzelnen Schaltvorgänge abgenommen werden, da diese
Bewegung zeitgenau erfolgt. Zu diesem Zweck können besondere Kontakte durch den
An- oder Ablauf geschlossen werden, die für die Auslösung der Schaltvorgänge Verwendung
finden.
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In Fig. 2 und 3 ist eine Anordnung gemäß der Fig. i gezeigt, wobei
die Einstellmittel für die Riickstelleinrichtung fortgelassen sind. In dieser Figur
ist als Antrieb für die Schwungmasse i ein Magnet 23 vorgesehen. dessen Joch 24
die Schwungmasse umgreift und bestrebt ist, einen auf der Schwungmasse vorgesehenen
segmentförmigen Anker 25 zwischen den beiden Polen 26 und 27 anzuziehen. D:e Schwungmasse
i besteht hierbei aus nichtmagnetischem Material.
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Bei dieser Anordnung ist darauf zu achten, daß die Erregung des Magnetfeldes
nur so lange erfolgt, als dieses treibend auf den Anker 25 einwirkt, d. h. daß man
den Magneten 23 in dem Augenblick ausschaltet, in dem der Anker 25 ganz zwischen
die beiden POIe 26 und 27 des Joches 24 hineingezogen ist und diese nicht mehr treibend
auf den Anker 25 einwirken. Für die Ausschaltung des Magneten 23 wird zweckmäßig
die Bewegung des Segments d., das über das Ritzel 3 in Pfeilrichtung angetrieben
wird, benutzt. An diesem Segment ist hierfür ein Kontakt 28 vorgesehen, dem ein
Kontakt 29 zugeordnet ist. Dieser Kontakt sitzt auf einem federnd vorgespannten
Bügel 30, der im Gehäuse bei 31 befestigt ist. Ein Anschlag 32, der zweckmäßig
einstellbar ist, sorgt dafür. daß der Kontakt 29 mit seinem federnden Bügel der
Bewegungsrichtung des Segments nur so weit folgen kann, als der Anker 2; von den
beiden Polen 26 und -27 treibend angezogen wird. Ist der Anker 25 gerade im Begriff,
die Pole 26 und 27 zu verlassen, so legt sich die Feder 3o gegen den Anschlag 32,
und der Strom wird an den Kontakten 28 und 29 unterbrochen, da die in Bewegung befindliche
Schwungmasse i das Segment . weiter antreibt. Diese läuft also noch in Pfeilrichtung
33 weiter und kehrt nach einer gewissen Zeit wieder in die gezeichnete Anfangsstellung
zurück. Das Segment-1 läuft dann gegen den einstellbaren Anschlag 3:1. Dieser einstellbare
Anschlag 34 ist in einer Hülse 35 federnd angeordnet. Ein Drehknopf 36 dient zur
Einstellung dieses Anschlages. Der Schalter 37 schließt den Stromkreis des Elementes
38, worauf je nach der eingestellten Übersetzung der Rückstelleinrichtung eine entsprechende
Ausschwingung des Segments d. erfolgt. An beliebiger Stelle können in dem Stromkreis
direkt die einzelnen Einrichtungen, die durch Schaltvorgänge gesteuert «-erden sollen,
z. B. bei 39, angeschlossen werden.
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Ist Reihenauslösung erwünscht, und zwar eine bestimmte Anzahl von
Schaltvorgängen, beispielsweise zehn, dann muß nach einrnaliger Einschaltung des
Schalters 37 zehnmal in dem einmal eingestellten Zeitabstand ein Schaltvorgang erfolgen.
Zu diesem Zweck wird in den Stromkreis ein nicht näher gezeichnetes einstellbares
Schrittschalt- oder Verteilerwerk eingeschaltet, durch das die Auslöseimpulse ebenfalls
hindurchgehen können. Durch diesen Verteiler wird nach zehn Auslöseimpulsen, die
an diesem eingestellt
waren, der Stromkreis unterbrochen. Man kann
an einem derartigen Verteiler noch besondere Nummernscheiben oder Zählwerke, die
jederzeit eine Kontrolle über die erfolgten Auslösevorgänge geben, vorsehen. An
den von der Auslösevorrichtung zu betätigenden Schaltern können Rückmeldeeinrichtungen
vorgesehen sein, die anzeigen, daß der Schaltvorgang ausgeführt ist. Für die Impulsgebung
selbst ist man nicht an die gezeichneten magnetischen Anordnungen gebunden, sondern
man kann auch mechanische Kraftspeicher für die Impulserteilung vorsehen. An welcher
Stelle die Impulse der Schwungmasse erteilt werden, ist ebenfalls belanglos. Man
ist nicht daran gebunden, die Impulse der Schwungmasse selbst zu erteilen, sondern
man kann auch dem mit der Schwungmasse verbundenen Zahnsegment 4 die einzelnen Antriebsimpulse
erteilen. Die Übersetzung der Rückstellkraft des Segments 4 ist, falls man die gegenseitig
gelagerten Hebel io und 12 nicht verwenden will, ebenfalls durch andere Mittel zu
erreichen. Beispielsweise können hierfür auch Kurvenhebelführungen verwendet werden.
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In Fig. 4 ist eine Möglichkeit gezeigt, die Schwungmasse i direkt
auf dem Anker eines Elektromotors 40 vorzusehen. Der Elektromotor 40 wird durch
besondere Kontaktmittel in dem Augenblick stromlos, in dem die eingestellte Rückstelleinrichtung
die Antriebsbewegung umkehrt. Für die Abschaltung des Motors ist ein durch Reibung
auf der Welle 41 gehaltener Schleppkontakt 42 gewählt, der gegen den Kontakt 43
anliegt, wenn der Motor 4o die Schwungmasse i in Pfeilrichtung antreibt. Im Umkehrpunkt
wird der Schleppkontakt 42 sofort von dem Kontakt 43 abgerissen, so daß der Anker
sofort stromlos wird. In dieser Figur ist eine andere Einstellvorrichtung für die
Hebel io und i2 gezeigt. Hier ist ein Drehknopf 44 vorgesehen, dem eine Skala 45
zugeordnet ist. Dieser Drehknopf trägt einen Hebel 46 mit einem Längsschlitz 47.
In diesem Längsschlitz ist die Rolle i i verschiebbar gelagert. je nach Einstellung
des Drehknopfes ändert die Rolle ihre Stellung auf den Hebeln io und 12 und damit
das Übersetzungsverhältnis: Von dem Segment 4 wird ein Schalter 48 betätigt, der
den Stromkreis 39 für die einzelnen Schaltvorgänge beeinflußt. Das Segment 4 läuft
gegen den bereits beschriebenen einstellbaren Anschlag 34.
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Soll die Schwungmasse i im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Anordnungen
eine Vollschwingung ausführen, so wird man, falls ein Zahnsegment 4 beibehalten
wird, dieses nicht gegen einen Anschlag 34 anlaufen lassen, sondern das Segment
schwingt voll über den bisherigen Ansatz 35 aus und beim Durchgang durch die Schwingungsmitte
(früher den Anschlag 35) wird man in geeigneter Weise die einzelnen zu schaltenden
Vorgänge durch besondere Kontakte abnehmen. Gleichzeitig wird man an dieser Stelle
(früher Anschlag 35) den nächsten Antriebsimpuls der Schwungmasse direkt oder über
das Segment 4 erteilen.
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In Fig. 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsmöglichkeiten für die
einstellbare Rückstellkraft gezeigt. Hier ist die ortsfest gelagerte Schwungmasse
i mit dem Ritzel 3 mit dem bei 5 drehbaren Zahnsegment 4 verbunden. Das Zahnsegment
4 ist mit einer Abrollkurve So versehen, in die das freie Ende einer Blattfeder
51 eingreift. Das freie Ende dieser Blattfeder 51 besitzt eine kleine Rolle 52 zur
Vermeidung von Reibungsverlusten. Die Form der Abrollkurve So läßt sich nach kinematischen
Grundsätzen entwickeln. Die freie Länge der Blattfeder 51 ist einstellbar, und zwar
in der gezeichneten Ausführungsform durch eine Gewindemutter 55, die einen Schlitz
56 aufweist, in dem -die Blattfeder leicht verschiebbar gleitet. Das andere Ende
der Blattfeder ist bei 53 an dem Gestell 2o befestigt. Die Gewindemutter 55 wird
mittels einer. Spindel 54 durch den Drehknopf i8 verstellt und verlängert oder verkürzt
entsprechend ihrer Stellung die Blattfeder.
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An der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform wird auf die Ablaufkurve
So verzichtet und trägt das Segment 4 fest die Blattfeder 51, die in der Gewindemutter
55 zwischen zwei Rollen oder Kugeln 57 gelagert ist, so d.aß entsprechend der Stellung
der Gewindemutter 55 die freie Länge der Feder 51 ebenfalls verstellbar ist. Bei
einer derartigen Anordnung der einstellbaren Rückstellkraft erhält man in weiten
Grenzen einen einstellbaren Regelbereich, wobei die günstige Kennlinie einer Blattfeder
auch bei längerer Betriebsdauer keine Abweichungen zeigt, die sich als ungünstige
Meßfehler auswirken.