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Mechanische Schalteinrichtung für elektrische Stromkreise Um kontinuierlich
hintereinanderfolgende Schaltungen zu bestimmten, vorher festgesetzten Zeitpunkten
durchführen zu können, ist es bekannt, Fühlhebel auf sich drehenden Nockenscheiben
gleiten zu lassen und aus dem Ausschlagen des Fühlhebels beim Auflaufen auf einen
Nocken den *notwendigen Schaltweg abzuleiten. Dieser Vorgang hat den Nachteil, daß
einmal die Winkelgenauigkeit des Schaltaugenblickes bei Wechsel der Drehrichtung
und Annäherung des Fühlhebels an den Nocken aus der entgegengesetzten Richtung wegen
des Entlanggleitens auf einer nur relativ schwach ansteigenden Nockenflanke nicht
beliebig gesteigert werden kann, daß ferner keine plötzliche Schaltung oder Auslösung
einer Schaltung durch den Fühlhebel wegen der stets kontinuierlich verlaufenden
Bewegung auf dem Nocken erfolgt, daß eine Verstellung des gewünschten Schaltzeitpunktes
wegen des zur Auslösung der Schaltung undefinierten Orts auf dem Nocken mit größerer
Justierarbeit verbunden ist, daß daher bei Vorhandensein mehrerer Nockenscheiben
der Folgeabstand der Schaltungen nicht beliebig genau einstellbar ist und daher
auch nur schwer reproduziert werden kann.
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Diese Genauigkeit und Reproduzierbarkeit- muß z. B. bei der Einstellung
von Anordnungen, die zur Umfonnung von linear polarisierten Wellen in eine rechts-
oder linksdrehende elliptisch polarisierte Welle in Hohlleiterzuführungen von Radargeräten
dienen, verlangt werden. Es muß hier eine Schaltgenauigkeit von annähernd ±OI am
Umfang einer Teilscheibe erreichbar sein und für schnelle Wiederherstellung vorgewählter
Einstellungen gesorgt werden. Für den gleichen Zweck ist es weiter notwendig, daß
neben der örtlich genau definierten Einleitung der Schaltung diese so schnell erfolgt,
daß auch bei geringen Umdrehungsgeschwindigkeiten der antreibenden Welle die eigentliche
Schaltzeit vernachlässigbar klein wird.
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Es wird daher eine mechanische Schalteinrichtung für elektrische Stromkreise
vorgeschlagen, bestehend aus einer Schaltklinke und einem mit einem Schlitz versehenen
Rastkörper sowie aus Mitteln, die eine Relativbewegung dieser beiden Teile zum Zwecke
des Einfallens der Schaltklinke in den Schlitz bewirken, welche gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet ist, daß der mit dem Schlitz versehene Rastkörper aus zwei
Teilen, z. B. zwei Scheiben, besteht, welche an ihrem Umfang spiegelbildlich zueinander
verlaufende Einfräsungen aufweisen, die jeweils aus einer steil abfallenden und
einer flach ansteigenden Kante bestehen, und daß diese beiden Teile derart federnd
auseinandergezogen sind, daß zwischen den beiden steil abfallenden Kanten der Einfräsungen
ein Ab-
stand verbleibt, der der Stärke--der Schaltklinke entspricht.
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Es werden dabei von der Schaltklinke Schaltbewegungen ausgeführt,
die mit einer Genauigkeit von annähernd ± 0' am Umfang einer Scheibe bzw.
annähernd ± 0 mm bei Linearbewegung der Rastkörper reproduzierbar eingestellt
werden können und bei denen der Schaltvorgang momentan durch Einfall in den Schlitz
erfolgt, aus dem die Schaltklinke bei Weiterbewegung des den Schlitz tragenden Rastkörpers
wieder heraustransportiert wird. Einfall und Heraustransportieren erfolgen dabei
unabhängig von der Bewegungsrichtung des Rastkörpers und stets in derselben Lage
des letzteren.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 den Aufbau der Anordnung bei Verwendung rotierender Rastscheiben
bei fest gelagertem Fühlhebel, Fig. 2 a und 2 b den Aufbau der Anordnung
bei Verwendung von Rastschienen und einer geradlinig bewegten Schaltklinke, Fig.
3 die Bedingungen für die Funktion des Schaltvorganges.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a und 2b
ist einmal perspektivisch,
das andere Mal im Schnitt wiedergegeben.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Hülse bezeichnet, die über
eine antreibende Welle geschoben werden kann und rechts- oder linksdrehende Bewegungen
ausführt. Auf ihr sitzt der durch Eigenpressung in seiner Lage festgehaltene Klemmring
2. Auf der Hülse befindet sich weiter ein leicht aufschiebbarer Zwischenring
3, der
am Klemmring 2 anliegt und durch einen weiteren Klemmring
in dieser Lage fixiert wird. Auf den Zwischenring sind zwei Rastscheiben 4 und
5 leichtgängig aufgeschoben, deren Breite zusammen geringei ist als die Breite
des Zwischenringes, so daß sie sich zwischen den beiden Klemmringen drehen können.
Jede Rastscheibe ist mit zwei oder mehreren einander gegenüberliegenden Löchern
versehen, wobei durch jeweils ein Lochpaar der Bolzen 6 hindurchragt. In
diesem Lochpaar greifen außerdem die Enden einer Bügelfeder 7 an, die in
einer Eindrehung der beiden dicht aneinanderliegenden Rastscheiben liegt und dieselben
gegeneinander zu verdrehen sucht. Diese Verdrehung kann nur so weit erfolgen, wie
es der Durchmesser der Löcher infolge des Anschlagens ihrer Ränder an den Bolzen
zuläßt. Auf dem Umfang der Rastscheiben befinden sich, z. B. etwa 90' gegen
die Löcher versetzt, je eine spitzwinklige Einfräsung 8
und
9, die aus spiegelbildlich zueinander angeordneten Kerben mit einer sehr
steilen, sogar hinter sich gearbeiteten Kante und einer flach auslaufenden Kante
bestehen. Beim Aufeinanderliegen der Rastscheiben stehen sich dadurch jeweils die
steilen Kanten und die flach auslaufenden Kanten so gegenüber, daß ein etwa trapezförmiger
resultierender Schlitz gebildet wird, dessen Öffnungsbreite am Umfang der Rastscheiben
davon abhängt, welchen Durchmesser die beiden Löcher besitzen, die von der Bügelfeder
in entgegengesetzten Richtungen bis an den Bolzen herangezogen sind.
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Auf dem Umfang der Rastscheiben gleitet mit einer Schneide eine Schaltklinke
10, die von einer Blattfeder 11 durch exzentrischen Angriff mit bestimmtem
Druck angepreßt wird. Die Rastscheiben werden durch den Bolzen in beiden möglichen
Drehrichtungen mitgenommen, ohne daß sich bei der Richtungsänderung eine Veränderung
der Schlitzbreite ergeben würde. Beim Erreichen des Schlitzes durch die Schaltklinke
aus einer beliebigen Richtung fällt diese stets über eine steile Kante momentan
ein und löst dadurch den Schaltvorgang aus. Bei Fortsetzung der Drehbewegung der
Rastscheiben in gleicher oder nach dem Einfall der Schaltklinke wieder entgegengesetzter
Richtung wird diese auf die auslaufende flache Kante einer Einfräsung gedrückt,
wo sie bis zum Erreichen des äußeren Umfangs beider Rastscheiben aufwärts gleitet.
Die ihr dann hindernd entgegenstehende steile Kante läuft dabei gegen die Stirnseite
der Schaltklinke, wodurch bei sich fortsetzender Drehung der Anordnung die zugehörige
Rastscheibe gegen den Druck der Bügelfeder zurückgedrängt wird und die steile Kante
die Stirnfläche der Schaltklinke abwärts gleitet. Dieser Vorgang ist beendet, wenn
die Schneide der Schaltklinke auf dem Umfang beider Rastscheiben angekommen ist.
- Die zurückgedrückte Rastscheibe schnellt dann in ihre alte Lage zurück,
die auf Grund des Anschlagens des Lochrandes am Bolzen fixiert ist. Der momentane
Einfall der Schneide der Schaltklinke in den Schlitz sowie das Ausheben sind unabhängig
von der Drebrichtung der Rastscheiben.
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Wesentlich für die WinkeIgenauigkeit des Schaltmoments, unabhängig
von der Drehrichtung, ist die möglichst genaue Übereinstimmung der Schlitzbreite
mit der Breite der Schneide der Schaltklinke. Die Forderung nach enger Tolerierung
kann in vorliegender Anordnung dadurch erfüllt werden, daß man nach roher Vorbereitung
der Löcher dieselben bis auf ein Maß aufarbeitet, das wegen des Anschlages an den
Bolzen die Mindestbreite des Schlitzes ergibt.
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Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß jeweils zwei Löcher für die
Mitnahme der Rastscheiben verwendet werden, von denen eines sich näher der steilen
Kante einer Einfräsung und das andere sich näher der flachen Kante der anderen Einfräsung
befindet. Zur Vereinheitlichung der Fertigung ist daher jede Scheibe mit zwei oder
mehr einander gegenüberliegenden Löchern versehen, was gleichzeitig den Vorteil
hat, daß zur Neutolerierung der Schlitzbreite lediglich ein umgedrehtes Aufsetzen
der beiden Rastscheiben auf die Hülse und ein Umhängen der Bügelfeder in das jetzt
benutzte zweite Lochpaar notwendig wird.
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Die Einstellung des gewünschten Schaltzeitpunktes erfolgt durch Verdrehung
des Klemmringes auf der Hülse, wodurch über den eingesetzten Bolzen auch die Rastscheiben
verschoben werden. Der Klemmring sitzt selbstklemmend auf der Hülse und wird durch
Einschrauben des Stellstiftes 12 so weit geöffnet, daß die Verdrehung vorgenommen
werden kann. Um eine überdehnung des Klemmringes beim Aufweiten durch zu tiefes
Einschrauben des Stellstiftes zu vermeiden, wird dessen Gewindeteil nur so lang
ausgeführt, daß seine Eindringtiefe allein zur Lösung noch nicht ausreicht. Dafür
wird aus der entgegengesetzten Richtung eine linksgängige Schraube 13 so
bis auf das SteRstiftende geschraubt und dann gegen Verdrehung gesichert, daß bei
maximaler Einschraubtiefe des SteRstiftes gerade eine Lösung des Klemmringes erfolgt.
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Die klemmende Verbindung des ganzen Schaltsatzes hat gegenüber der
mechanischen Festlegung auf der Hülse, z. B. durch Madenschrauben, den Vorteil,
daß auch allergeringste Verschiebungen des Klemmringes vorgenommen werden können,
während bei Verwendung von Schrauben wegen der immer vorhandenen leichten Deformierung
des Andruckpunktes und des damit verbundenen Wiederhineingleitens der Schraubenspitze
in die alte Deformierung eine Feinverstellung nur schwer möglich ist.
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Zur leichten Montage der ganzen Schalteinheit wird die Hülse mit Hilfe
eines lösbaren Zylinderstiftes auf der antreibenden Welle befestigt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a bzw. 2b
sind zwei Raststangen
15 und 16 dargestellt, die von einer Feder 17 in ihrer gegenseitigen
Lage verschoben werden, und zwar so weit, wie es ein feststehender Bolzen
18 gestattet, der durch Löcher in beiden Raststangen hindurchragt. Auf der
Oberfläche der Raststangen befinden sich Einfräsungen der gleichen Art
wie in Fig. 1 angegeben, die je nach Ausarbeitung der Löcher
einen mehr oder weniger breiten, ungefähr trapezförmigen resultierenden Schlitz
ergeben. In diesem Schlitz kann die nicht dargestellte Schaltklinke, unabhängig
von der Richtung der Annäherung, momentan über eine steile Kante einfallen und bei
Fortsetzung oder Umkehrung der Bewegungsrichtung der Raststangen als Einheit oder
der SchaltkEnke selbst durch Auflaufen einer flachen Kante wieder heraustransportiert
werden, wobei die Raststange mit der entgegenstehenden steilen Kante gegen den Federzug
zurückgedrängt wird, bis die Schaltklinke auf der Oberfläche beider Raststangen
angelangt ist, worauf die ausgelenkte Raststange in ihre alte, von Bolzen und Lochdurchmesser
fixierte Lage zurückschnellt. Die Breite des Schlitzes ist durch entsprechende Aufarbeitung
der
Bohrungen ebenfalls genau mit der Breite der Schaltklinke in übereinstimmung zu
bringen.
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In Fig. 3 sind die Kriterien für das einwandfreie Arbeiten
des Schalters am Beispiel kreisförmiger Rastscheiben dargestellt. Es zeigt sich,
daß für die öffnungsbreite a des Schlitzes nur die Durchmesser D
und
D der Löcher maßgebend sind, die beliebig genau hergestellt werden können.
Beim Hinauflaufen des Rasthebels auf den Umfang der Scheiben über die flache Kante
einer Einfräsung kann die Rastscheibe mit der entgegenstehenden steilen Kante gegen
den Druck der Bügelfeder um den Weg c = D - d - b
zurückgedrängt werden,
wobei d=Durchmesser des Bolzens und ö=Durchmesser des Bügelfederdrahtes sind. Kriterium
für das Erreichen des Umfanges durch den Rasthebel ist die Bezeichnung b-a<c,
wobei a=Breite des Schlitzes=Breite der Rasthebelschneide, b=Breite der gesamten
Einfräsung in den Umfang der Rastscheibe bedeuten.
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Es ist eine absolut genaue Winkeleinstellung zur Auslösung des Schaltvorganges
möglich. Im Extremfall kann sogar eine überschneidung der Schaltmomente vorgenommen
werden, d.h. daß der Einfallschlitz etwas enger ausgeführt wird als die Breite der
Schaltklinkenschneide und dadurch z.B. bei Rechtsdrehung der Schaltvorgang hinter
der Winkeleinstellung erfolgt, die bei Linksdrehung für den Einfall maßgebend ist.
Die Schaltklinke wird bei etwas zu engem Einfallschlitz zuerst auf Grund einer kleinen
Phase leicht einfallen, dann die entgegenstehende, gegenüberliegende steile Kante
um den Betrag der überschneidung zurückdrücken und darauf endgültig einfallen, falls
eine entsprechende Andruckkraft sichergestellt ist.