Schaltwerk
Die Erfindung betrifft ein Schaltwerk mit einer gespannten, durch Schaltreiter freigebbaren Feder, die bei ihrer durch die Freigabe erfolgenden Entspannung einen Schaltvorgang bewirkt und bei der ein Schaltstern durch einen vorbeibewegten Schaltreiter um einen bestimmten Winkel gedreht wird.
Solche Schaltwerke dienen z. B. dazu, Elektrizitätszäh ler auf die wechselnden Tarife umzustellen oder elektrische Geräte ein- oder auszuschalten. Es sind Schaltwerke bekannt, bei denen eine den Schaltvorgang auslösende Feder durch einen Antrieb, der die Programmscheiben treibt, aufgezogen wird. Die Feder wird bei der Drehung eines durch Reiter auf den Programmscheiben betätigten Schaltsternes freigegeben und entspannt sich um einen bestimmten Betrag, wobei gleichzeitig der Schaltvorgang bewirkt wird. Damit die Belastung des Antriebs durch die Feder nicht zu gross ist, wird diese nur bis zu einem bestimmten Grad aufgezogen; hierzu dient eine Reibungskupplung zwischen dem Antrieb und der Feder. Ausserdem erfolgt der Aufzug der Feder sehr langsam, so dass während einer bestimmten Zeit nur eine bestimmte Anzahl von Schaltvorgängen ausgeführt werden können.
Wird diese Anzahl überschritten, dann entspannt sich die Feder so weit, dass sie nicht mehr in der Lage ist, die Schaltungen einwandfrei zu bewerkstelligen. Bei diesen Schaltwerken ist weiterhin nachteilig, dass die Feder ständig den Antrieb belastet und somit dessen Lebensdauer herabsetzt.
Die genannten Mängel werden bei dem Schaltwerk nach der Erfindung dadurch vermieden, dass der Schaltstern über eine Welle mit einer Federaufzugsvorrichtung, die bei der Drehung des Schaltsterns die Feder aufzieht, und mit einer Freigabevorrichtung, die nach einer bestimmten Drehung des Schaltsterns die Feder freigibt, verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Aufzugs- und Freigabevorrichtung;
Fig. 2 einen waagrechten Schnitt durch die Aufzugsund Freigabevorrichtung und
Fig. 3 das die Freigabe bewirkende Teil.
Die Vorrichtung in der Fig. 1 wird durch eine obere Platine 1 und durch eine untere Platine 2 gehalten. Eine Schaltwelle 3, deren unteres Ende in der oberen Platine 1 gelagert ist, ist mit dem nicht dargestellten Schaltstern verbunden und dreht sich um diesen. Der Schaltstern wird in bekannter Weise durch auf einer Programmscheibe des Schaltwerkes befestigte Schaltreiter fortbewegt. Werden Schaltreiter in verschiedenen Ausführungsformen verwendet, so können durch diese mehrere, vorzugsweise zwei übereinander angeordnete Schaltsterne bewegt werden.
Die Drehbewegung der Schaltwelle 3 wird über Zahnräder 4 und 5 auf eine Welle 6 übertragen, die in der oberen und der unteren Platine gelagert ist. Die Welle 6 ist von einer Schaltscheibe 7 umgeben, die nicht fest mit der Welle 6 verbunden ist, sondern gegenüber dieser verdreht werden kann. Der Verdrehung entgegen wirkt jedoch eine innerhalb einer Aussparung 8 der Schaltscheibe 7 angeordnete Feder 9, die mit ihrem einen Ende an einer auf der Welle 6 angebrachten Nase 10 und mit ihrem anderen Ende an der Wand der Aussparung 8 befestigt ist. Eine Deckplatte 11 verhindert ein seitliches Ausweichen der Feder 9. Die Feder 9 ist so gespannt, dass ein Vorsprung 12 der Schaltscheibe 7 gegen einen Anschlag 13 drückt.
Dieser Anschlag befindet sich auf einer beweglichen Platte 14. Die Platte 14 ist in der Zeichenebene in Pfeilrichtung hin- und herschiebbar. Die Verschiebung erfolgt durch die Drehung der Welle 6 mit Hilfe einer Nockenscheibe 15 und zweier kreisförmiger Scheiben 16 und 17.
Dieser Vorgang wird später anhand der Fig. 3 näher erläutert. Die Platte 14 wird durch die Welle 6 und einen Führungsstift 18 gehalten. An den Stellen, wo die Welle 6 und der Führungsstift 18 durch die Platte 14 hindurchgeführt sind, besitzt diese in ihrer Längsrichtung verlaufende Schlitze, so dass hierdurch eine Längsverschiebung möglich ist.
Befindet sich der Anschlag 13 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, dann verhindert er eine durch die Feder 9 bewirkte Drehung der Schaltscheibe 7. Eine durch einen Schaltreiter verursachte, auf die Welle 6 übertragene Drehbewegung kann daher die Feder 9 um einen der Grösse der Drehbewegung entsprechenden Betrag weiter aufziehen. Durch die Drehung der Welle wird jedoch auch die Platte 14 verschoben, und zwar in der Weise, dass der Anschlag 13 zur Welle 6 hin wandert. Nach einer bestimmten Verschiebung gibt er die Schaltscheibe 7 für eine Drehung frei. Unter der Kraft der Feder 9 dreht sich diese so weit, bis sie mit einem weiteren Vorsprung gegen den Anschlag 13 stösst. Während dieser Drehung löst sie über eine Kontaktfeder 19 einen Schaltvorgang aus.
Die Drehung der Schaltscheibe 7 nach der Freigabe durch den Anschlag 13 ist ebenso gross wie die durch einen Schaltreiter verursachte Drehung der Welle 6. Die Feder 9 wird daher bei jedem Schaltvorgang gespannt und um den gleichen Betrag wieder entspannt. Damit besitzt die Feder 9 zwischen den einzelnen Schaltvorgängen eine Vorspannung von konstantem Wert.
Die durch die Vorbeibewegung eines Schaltreiters bewirkte Drehung des Schaltsterns und damit auch der Welle 6 ist für jeden Schaltvorgang gleich. Die Freigabe der Schaltscheibe 7 erfolgt immer dann, wenn die Drehung nahezu beendet ist.
Die Fig. 2 stellt einen waagrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 in Höhe des oberen Teils des Anschlags 13 dar. Sie zeigt zwei konzentrische ringförmige Teile der Schaltscheibe 7, wobei das äussere Teil an seiner Innenseite die Vorsprünge 12 und das innere Teil an seiner Aussenseite weitere Vorsprünge 20 besitzt. Unterhalb dieser Teile befindet sich die Platte 14, deren Anschlag 13 in den Raum zwischen den beiden Teilen der Schaltscheibe 7 ragt. Die Schaltscheibe versucht sich unter der Kraft der Feder 9 in Uhrzeigerrichtung zu drehen. Der Anschlag 13 bewegt sich zwischen den ringförmigen Teilen der Schaltscheibe 7 mit der Platte 14 in Richtung der Verbindungslinie zwischen der Welle 6 und dem Führungsstift 18.
Diese Bewegung wird durch die Drehung der Welle 6 hervorgerufen und ändert trotz gleichbleibender Drehrichtung der Welle 6 nach jeweils 60 Drehung ihre Richtung. Die Welle 6 dreht sich jeweils um ebenfalls 60 ", wenn sich ein Schaltreiter am Schaltstern vorbeibewegt.
In der ausgezogen gezeichneten Stellung des Anschlages 13 befindet sich die Anordnung zwischen zwei Schaltvorgängen. Wird durch den folgenden Schaltreiter die Welle 6 gedreht, dann geht der Anschlag 13 langsam in die gestrichelt gezeichnete Lage über, die er nach einer Drehung von 60 erreichen würde. Gleichzeitig wird die Feder 9 um einen der Drehung entsprechenden Betrag gespannt.
Kurz bevor der Drehschritt von 60 beendet ist, hat sich der Anschlag 13 über den Vorsprung 20 hinausbewegt und gibt somit die Schaltscheibe 7 für eine Drehung bzw. die Feder 9 zur Entspannung frei. Der Anschlag 13 befindet sich jetzt innerhalb der Bahn des folgenden Vorsprungs 12, so dass die Schaltscheibe 7 sich nur so weit drehen kann, bis der Vorsprung 12 gegen den Anschlag 13 stösst. Da die Vorsprünge 12 und 20 in tangentialer Richtung um jeweils 60 voneinander entfernt sind, kann sich die Schaltscheibe auch nur jeweils um diesen Betrag drehen. Die Drehbewegungen von Welle 6 und Schaltscheibe 7 und damit das Spannen und Entspannen der Feder 9 sind also bei jedem Schaltvorgang gleich.
Beim folgenden Schaltvorgang bewegt sich der Anschlag auf den inneren Ring der Schaltscheibe zu. Kurz bevor die Welle 6 eine Drehung von 60 vollführt hat, hat er sich über den Vorsprung 12 hinausbewegt und gibt die Schaltscheibe für eine Drehung von wiederum 60 frei.
Oberhalb des in der Fig. 2 gezeigten Schnittbildes, an der Stelle, wo nach der Fig. 1 die Kontaktfeder 19 die Schaltscheibe 7 berührt, besitzt deren äusserer Ring die in der Fig. 2 gestrichelt gezeichnete äussere Kontur. Der in radialer Richtung verlaufende Abstand zwischen dieser Kontur und der Achse der Welle 6 wechselt ständig zwischen einem grössten und einem kleinsten Wert, wobei der tangentiale Abstand zwischen diesen beiden Werten jeweils 60 beträgt. Dabei ist die Kontaktfeder 19 so angeordnet, dass sie sich bei jeder Drehung der Schaltscheibe 7 um 60 auf deren Umfang von der Stelle mit dem grössten Abstand von der Achse der Welle 6 zu der Stelle mit dem kleinsten Abstand, bzw. umgekehrt von der Stelle mit dem kleinsten zu der mit dem grössten Abstand bewegt.
Sie liegt fest an der Schaltscheibe an und vollführt somit eine Bewegung in radialer Richtung, die der Differenz der beiden Abstände entspricht und die den gewünschten Schaltvorgang bewirkt. Durch die besondere Form der äusseren Kontur der Schaltscheibe, in der sprunghafte und schnelle Änderungen vermieden werden, erreicht man, dass sich der Schaltvorgang relativ langsam vollzieht, so dass die Kontaktprellzeit vermindert wird und bei einer Wechselstromabschaltung der Lichtbogen im Nulldurchgang erlischt.
Die Fig. 3 stellt einen waagerechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 direkt unterhalb der Platte 14 dar.
Der einfacheren Erläuterung wegen ist jedoch die Platte 14 strichpunktiert eingezeichnet, während die untere Platine 2 fortgelassen wurde.
Fest mit der Platte 14 verbunden sind die Achsen der beiden drehbaren kreisförmigen Scheiben 16 und 17. Die in ihrer Lage nicht veränderbare Welle 6 trägt die Nokkenscheibe 15, die sich bei jedem Schaltvorgang mit der Welle 6 um 60 dreht. Dies bewirkt, dass die Scheiben 16 und 17 sowie die mit diesen verbundene Platte 14 bei jeder dieser Drehungen in Richtung der Verbindungslinie zwischen der Welle 6 und dem Führungsstift 18, die die Platte 14 tragen, verschoben werden; und zwar findet diese Verschiebung jeweils in entgegengesetzter Richtung zu der bei der vorhergehenden Drehung erfolgten Verschiebung statt. Durch jede dieser Verschiebungen gibt der auf der Platte 14 befestigte Anschlag 13 die Schaltscheibe für eine Drehung von 60 frei.