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Endschalterantrieb Endschalter dienen bekanntlich zur Sicherung von
Trieb-, Hub- und Fahrwerken bei Kranen, Aufzügen, Schiebebühnen, Windwerken o. dgl.,
um ein Überschreiten der während des Betriebes auftretenden Hub-oder Laufwege zu
unterbinden, da sonst unabsehbarer Schaden für Mensch und Maschine eintreten kann.
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An Endschalter werden daher sehr hohe Anforderungen gestellt. Neben
unbedingter Betriebssicherheit, sinnfälligem und einfachem Einstellen einer großen
nutzbaren Drehzahl wie auch einem reichlichen Nachlaufweg, muß ein einfacher Aufbau
bei möglichst wenigen, leicht herstellbaren Einzelteilen, ein stets formschlüssiger
Eingriff aller sich bewegenden Teile, ein leichtes Mitlaufen ohne wesentlichen Kraftverbrauch,
ein zügiges Wiedereinschalten nach einer geringfügigen Rückwärtsdrehung der Abtriebswelle,
eine gedrängte Bauweise bei kleinstem Raumbedarf und ein angemessener Preis usw.
gefordert werden. Es sind nun verschiedene Endschalterkonstruktionen bekanntgeworden,
so z. B. solche mit Gewindespindel und darauf sich bewegenden Wandermuttern oder
solche mit Zahnradgetrieben, die nach Art der Umdrehungszähler arbeiten. Alle bisherigen
Endschalter entsprechen den gestellten Anforderungen meist nur in einigen Punkten
und stellen sozusagen Kompromißlösungen dar.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung dieses Problems, die alle
wesentlichen an einen Endschalter zu stellenden Forderungen restlos erfüllt. Die
Erfindung besteht im wesentlichen in der Anwendung eines oder mehrerer Primzahl-Zahnradpaare,
wobei ein oder mehrere Zähne des antreibenden Rades beim Auftreffen auf eine bestimmte
Zahnlücke des Gegenrades einen elektrischen Kontakt schließen bzw. mittels eines
überstehenden Teiles, Nocken o. dgl. einen Schieber in Bewegung setzt, worauf der
Strom bzw. der Schieher
die erforderlichen Schaltvorgänge auslöst.
Primzahl-Zahnräder sind in anderer Zweckbestimmung bereits bekanntgeworden; ihre
Eigenart besteht darin, daß ein Zahn des einen Rades erst nach so viel Umdrehungen,
wie das Gegenrad Zähne hat, wieder in die gleiche Zahnlücke des Gegenrades zum Eingriff
kommt. Hat z. B. das treibende Rad 26 und das getriebene Rad 53 (Primzahl) Zähne,
so kommt ein Zahn des kleinen Rades erst nach 53 Umdrehungen wieder in die gleiche
Zahnlücke des großes Rades. Ein oder auch mehrere Zähne des treibenden Rades stehen
nun seitlich über und dienen als Schlagzahn zum Bewegen des Schiebers, der im getriebenen
Rad gehalten und geführt wird.
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Für eine einseitige wie auch für eine angenäherte doppelseitige Endschalterbegrenzung
genügt ein Primzahl-Radpaar, und für eine genaue doppelseitige Begrenzung sind nur
zwei Primzahl-Radpaare oder eine Gewindespindel mit Wandermuttern in Verbindung
mit einem Primzahl-Radpaar nötig. Der Antrieb des Endschalters ist also wesentlich
verbessert und konstruktiv wie auch fertigungstechnisch außerordentlich vereinfacht.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Es zeigt Fig. i einen in Achsrichtung verlaufenden Schnitt durch ein Primzahl-Radpaar
mit Schieber, Fig. 2 die Ansicht auf ein Primzahl-Radpaar, Fig. 3 einen in Achsrichtung
verlaufenden Schnitt durch einen Endschalterantrieb mit zwei Primzahl-Radpaaren
für zweiseitige Begrenzung, Fig. 4 einen in Achsrichtung verlaufenden Schnitt durch
einen Endschalterantrieb mit einer Gewindespindel mit Wandermuttern in Verbindung
mit einem Primzahl-Radpaar für zweiseitige Begrenzung, Fig. 5 die Draufsicht auf
ein Primzahl-Radpaar und einen elektrischen Hilfsschalter.
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Nach der Erfindung sitzt auf der treibenden Welle a fest oder durch
eine Kupplung lösbar verbunden das Zahnrad b, welches mit dem Zahnrad c, das sich
lose auf der Nabe des Schaltschlosses k drehen kann, im Eingriff steht. Der Schieber
d wird in schwalbenschwanzförmigen Nuten e am Zahnrad c geführt und gehalten und
kann frei mit umlaufen. Dieser Schieber ist mit den Nocken oder Nasen
f, h und l versehen. Die Mitte des Schieberkopfes f stimmt mit der
Mitte der Lücke zweier Zähne des Rades c überein. Das Rad b hat einen Schlagzahn
g1, der seitlich gegenüber den anderen Zähnen vorsteht. In Fig. 2 ist der Schlagzahn
g1 kurz vor dem Auftreffen auf den Schieberkopf f gezeichnet, und es wird
der Schieber d bei weiterer Linksdrehung des Rades b durch den Schlagzahn
g1 nach unten bewegt. Hierbei wird der Schiebernocken 1a zwischen die beiden Schaltschloßnocken
il und i2 des Schaltschlosses k geschoben, so daß bei Weiterdrehung das Schaltschloß
immer mehr gespannt und endlich ausgelöst wird. In bekannter Weise wird hierbei
die Kontaktwelle x, die die Unterbrechungskontakte für die Stromkreise trägt, in
Momentschaltung nach der einen oder anderen Seite verdreht. Am Schieberfuß befindet
sich der Rückschubnocken 1, der den Schieber d nach Betätigen des Schaltschlosses
k
sofort wieder in die Ausgangslage mittels der Kurven m zurückschiebt. Durch
entsprechende Anordnung der Kurven m, die auch durch Rollen ersetzt werden.können,
kann der Schaltwinkel des Schiebers d größer oder kleiner gehalten werden. Ferner
kann der Schieber d durch eine Reibverbindung oder durch Federkraft in seiner Bewegung
zum Zahnrad c gehemmt oder begünstigt werden.
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Hat beispielsweise das Zahnrad b 58 Zähne und das Primzahnrad c 59
Zähne, so macht das Rad b, wenn nur ein Schlagzahn g1 vorhanden ist, 59 Umdrehungen,
bis der Schlagzahn g1 wieder auf den Schieberköpf f kommt. .Der Antrieb hat dann
eine nutzbare Drehzahl von 59 und nach beiden Seiten einen ebensolchen Nachlaufweg.
Erhält Rad b einen zweiten Schlagzahn g$, z. B. 2o Zähne von Schlagzahn g1 entfernt,
so wird der Schieber d bei 59 Umdrehungen des Rades b zweimal betätigt.
Der Antrieb hat nun eine nutzbare Drehzahl von etwa 2o1/3 oder etwa 382/3 Umdrehungen
und einen Nachlaufweg von etwa 382/3 bzw. 2o1/3 Umdrehungen, je nachdem man die
kleinere oder größere Entfernung der Schlagzähne g1 und 92 für die nutzbare Drehzahl
oder den Nachlaufweg benutzt. Wie bei 92 gezeichnet, können die Schlagzähne durch
Anschrauben usw. lösbar mit dem Rad b verbunden werden. Es ist also mit einem Primzahl-Radpaar
möglich, zwei Endlagen zu begrenzen. Vorteilhaft stellt man eine Endlage, z. B.
die obere Hakenstellung eines Kranes, genau ein, während die unterste Hakenstellung
angenähert durch Versetzen des Schlagzahnes g2 um jeweils einen Zahn begrenzt werden
kann. Dies reicht in der Praxis in vielen Fällen aus. Die Einstellgenauigkeit wächst
mit der Vergrößerung der Zähnezahl des Zahnrades b.
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Läßt man am Schaltschloß k die beiden Nocken il und i3 fort, so vermag
der Nocken h des Schiebers d
durch Anlaufen an den Nocken i2 zwar ein
Ausschalten des Schalters in der einen oder anderen Drehrichtung zu bewirken, jedoch
tritt eine selbsttätige Wiedereinschaltung bei Rückwärtsdrehüng des Rades b nicht
ein. Der Kranführer muß eine. Arbeit verrichten, die er nicht gern macht, indem
er sich zum Schalter bemühen muß und mittels eines Hebels, der nicht dargestellt
ist und am Schaltschloß k angreift, dieses wieder einschalten, d. h. den Nocken
i2 wieder in Mittelstellung bringen. In vielen Fällen ist dieses erwünscht, wenn
die Endlagen möglichst nicht überfahren werden sollen.
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Fig. 3 veranschaulicht einen Endschalterantrieb mit zwei Primzahl-Radpaaren
für eine genaue doppelseitige Begrenzung. Die beiden Radpaare sind gleich, und die
beiden Schieber d greifen mit ihren Nocken h links oder rechts zwischen
die Nocken i des lose auf der Kontaktwelle 4 gelagerten Schaltschlosses k und bringen
dasselbe in den eingestellten Endlagen zum Schalten. Vorteilhaft läßt man den Nocken
i3 (vgl. Fig. 2) zu beiden Seiten des Schaltschlosses fort, so daß jede Schaltschloßseite
immer nur eine einzige Begrenzung auslösen kann. Die Einstellung kann beispielsweise
folgendermaßen geschehen: Rad b1 ist auf die Hohlwelle n fest aufgesetzt, während
das Rad b2 durch Lösen der Kupplung o nach Wunsch auf der Welle n gedreht werden
kann. Hierbei wird über den Mitnehmer r die Anzeigemutter q, die mit
einem feinen Gewinde auf der Hohlwelle n. angebracht ist, mit verdreht
und
damit in axialer Richtung verschoben. Die Anzahl der Gewindegänge entspricht der
größten nutzbaren Schalterdrehzahl, so daß auf der am Mitnehmer r angebrachten Skala
die eingestellte Schalterdrehzahl abgelesen werden kann. Ein Überdrehen bei der
Einstellung ist nicht möglich. Die Hohlwelle n steht über die Kupplung p mit der
Welle a in Verbindung. Man bringt den Kranhaken in die Endlage, die dem Rad b1 entspricht,
und bringt den Schalter durch Lösen der Kupplung P und Drehen der Hohlwelle n bis
zur Schaltstellung. Die Kupplung P wird dann geschlossen. Der Krankhaken wird vorsichtig
in die zweite Endlage gefahren und durch Lösen der Kupplung o und entsprechendes
Verdrehen des Rades b2 der Schalter bis zur zweiten Schaltstellung gebracht und
die Kupplung o geschlossen. Beim Auflegen eines neuen Lastseiles beim Kran braucht
lediglich die Kupplung gelöst und der Schalter mit der neuen Hakenendlage in Übereinstimmung
gebracht zu werden. Die zweite Endlage bedarf einer neuen Einstellung nicht, da
sie nicht verändert wurde. Je feiner die Klauen der beiden Kupplungen o und P gewählt
werden, um so genauer ist die Einstellung.
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Fig. 4. zeigt als Beispiel die Verbindung einer Gewindespindel mit
M'andermuttern und einem Primzahl-Radpaar, ebenfalls zur genauenBegrenzung zweier
Endlagen. Die Antriebswelle a ist teilweise mit einem Flachgewinde s versehen, auf
das die beiden Wandermuttern t aufgeschraubt sind. Das Lineal u ist
mittels Schrauben an der Wanne v lösbar befestigt und greift in angeschraubtem Zustand
in Einfräsungen, die am Umfang der Wandermuttern t eingearbeitet sind. Die Wandermuttern
können sich bei angeschraubtem Lineal tt zur Wanne v nicht verdrehen, wohl aber
axial verschieben, wenn die Welle a und damit das Gewinde s sich in den Wandermuttern
t drehen. Laufen nun die Wandermuttern links oder rechts an die Wanne v an, so nimmt
diese nunmehr an der Drehung der Welle a teil, während vorher des geringeren Widerstandes
wegen sich die Wandermuttern t bewegten. Die Wanne v steht in fester Verbindung
mit dem Zahnrad b, und es wird in der oben beschriebenen Weise die Abwicklung der
Bewegungsvorgänge herbeigeführt. Das Zahnrad b erhält zwei Schlagzähne g, die ebenfalls,
wie schon oben beschrieben, nebeneinander oder mehr oder weniger weit voneinander
entfernt am Zahnrad b angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, die nutzbaren Umdrehungen,
hervorgegangen aus dem Gewinde s, mehr oder weniger zu vergrößern. Dabei sind die
nutzbaren Umdrehungen mittels des Gewindes s durch Einstellen der Muttern t veränderbar.
Ein Beispiel: Rad 1a habe 26, Rad c habe 53 Zähne und Gewinde s lasse bis 3o nutzbare
Umdrehungen zu, die Schlagzähne seien 13 Zähne voneinander am Rad b entfernt
angebracht. Aus dem Primzahl-Radpaar ergeben sich dann 26,5 nutzbare Umdrehungen
und ein beiderseitiger'Nachlaufwegvon26,5Umdrehungen. Diegrößte nutzbare Drehzahl
beträgt somit 30 + 26,5 = 56,5, während die kleinste nutzbare Drehzahl 26,5 Umdrehungen
beträgt. Man kann also jede beliebigeDrehzahl zwischen 26,5 und 56,5 durch die Wandermuttern
t einstellen. Hierdurch wird eine kurze Baulänge des Gewindes s und damit des ganzen
Schalters erzielt. Fig.5 veranschaulicht, wie durch Primzahl-Radpaare elektrische
Hilfsschalter betätigt werden können. Die Hilfsschalter wieder bringen über entsprechende
Relais große Schaltschütze, die an beliebigen Stellen aufgestellt werden können,
zum Schalten. Die Arbeitsweise des Primzahl-Radpaares ist oben bereits beschrieben.
Der Rückschubnocken l kann sofort zum Betätigen des Drehhebels w benutzt werden,
indem er zwischen die Finger x des Drehhebels w greift und diesen
verdreht, so daß der Arm y den Stromkreis A oder B schließt. Der Schaltstrom zum
Betätigen der Relais kann fließen, so daß die Schaltschütze entsprechend schalten.
Bei Rückwärtsdrehung des Rades b wird der Drehhebel w wieder in Mittelstellung gebracht,
und die Schaltschütze schalten wieder in ihre Ausgangsstellung zurück. Es ist also
mit einem einfachen Endschalterantrieb mit Primzahl-Radpaaren möglich, auf einfachste
Weise große elektrische Lei= stungen in gewünschten Momenten zu unterbrechen und
wieder zu schließen.
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Anstatt den Schieber d zu betätigen, kann auch der oder die Zähne
g des Zahnrades b beim Eingreifen in die betreffende Zahnlücke des
Rades c einen elektrischen Kontakt schließen, dessen Stromkreis die weiteren Schaltvorgänge
auslöst. Das kann beispielsweise in der Weise ausgeführt werden, daß der aus Metall
bestehende bzw. mit einem Metallbelag versehene Zahn g bei aus Preßstoff
bestehenden Rädern b und c in der betreffenden Zahnlücke des Gegenrades vorgesehene
Kontaktstellen eines Stromkreises schließt und der dann fließende Strom die erforderlichen
Schaltvorgänge auslöst.