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Elektromechanisches Steuergerät zur Einstellung einer Anzahl von Längen-oder
Winkelgrößen Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Steuergerät
zur Einstellung einer Anzahl von Längen- oder Winkelgrößen mit einem Verstellgerät,
in dem unterschiedliche Verstellwege mehrerer einzeln oder in Kombination schaltbarer
Verstellorgane zu einem Gesamtverstellweg zusammengesetzt werden.
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Derartige Steuergeräte werden beispielsweise zur übertragung von Schaltbefehlen
bei stationären Anlagen über größere Entfernungen oder bei beweglichen Anlagen wie
Schiffen oder Schienenfahrzeugen innerhalb der betreffenden Anlage oder zu einer
angekuppelten anderen Anlage verwandt. Wenn die unterschiedlichen Verstellwege der
verschiedenen Verstellorgane sich wie 1: 2: 4: 8 usw. verhalten, können
auf diese Weise bekanntlich über n elektrische Leitungen, die in allen möglichen
2n Kombinationen einen in Dualzahlenkomponenten gegebenen Schaltbefehl übertragen,
2n verschiedene Gesamtverstellwege eingestellt werden.
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Es ist bereits ein elektrisch-pneumatisch arbeitendes Steuergerät
der eingangs genannten Bauart bekannt, das wie folgt aufgebaut ist.
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In einem zylindrischen Gehäuse sind als Verstellorgane mehrere kolbenartige
Hülsen hintereinander angeordnet. Durch eine Feder werden sämtliche Hülsen gegeneinander,
die erste gegen einen gehäusefesten Anschlag und die letzte gegen einen Bund einer
als Stellglied dienenden Stange gedrückt, die im Gehäuse mittig geführt ist. Die
Hülsen sind über Kragen und Bunde derart miteinander verbunden, daß die erste gegenüber
dem Gehäuse und jede der übrigen gegenüber der jeweils vorhergehenden durch an geeigneten
Stellen des Gehäuses zugeführte Druckluft um einen bestimmten Abstand (Verstellweg)
verschoben werden kann. Dadurch wird die als Stellglied wirkende Stange gegenüber
dem Gehäuse um einen Gesamtverstellweg verschoben, der sich aus den Verstellwegen
der einzelnen Hülsen zusammensetzt. Die Druckluft wird n verschiedenen Gehäusestellen
durch Magnetventile zugeführt, die durch n verschiedene Leitungen von einem Gebergerät
aus gesteuert werden. Die Verstellwege der aufeinanderfolgenden Hülsen gegenüber
dem Gehäuse bzw. der jeweils vorhergehenden Hülse verhalten sich wie 1: 2:
4: 8 usw. Dadurch können mit n verschiedenen, in beliebigen Kombinationen
verstellbaren Hülsen 2n verschiedene Gesamtverstellwege des Stellgliedes eingestellt
werden.
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Das beschriebene Steuergerät hat ebenso wie ein gleichfalls bekanntes
rein elektromagnetisch arbeitendes Steuergerät den Nachteil, daß die Verschiebungen
in den einzelnen Verstellorganen nicht unabhängig voneinander stattfinden können,
sondern daß jede Verschiebung in einem Verstellorgan auch in dem bzw. den jeweils
vorhergehenden Verstellorganen eine gleich große Verschiebung hervorruft. Dementsprechend
müssen die einzelnen Verstellorgane derart ausgebildet sein, daß sie nicht nur unterschiedliche
Verstellwege aufweisen, sondern für diese auch noch unterschiedliche Ausgangsstellungen
zulassen müssen. Aus diesem Grunde sind die VersteRwege anch nicht mehr durch einfache
Hubmagnete od. dgl., sondern nur mit zusätzlichen übertragungsmitteln zu erzeugen.
Im beschriebenen Beispiel ist wegen der durch Druckluft bewirkten Verschiebungen
der Verstellorgane eine besondere Druckluftversorgung erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der eingangs
genannten Bauart zu schaffen, das die soeben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
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Gemäß der Erfindung sind zu diesem Zweck die Verstellorgane derart
ausgebildet, daß sie unabhän-gig voneinander Hub- oder Drehbewegungen von
vorzugsweise gleicher Größe ausführen, während die unterschiedlichen Verstellwege
durch jeweils zugeordnete unterschiedliche übersetzungsmechanismen erzeugt und zusammengesetzt
werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht bei einem Steuergerät
zur Einstellung von Längengrößen jedes Verstellorgan aus einer Magnetspule mit Hubanker
und der zugeordnete Übersetzungsmechanismus aus einem Hebel, der an einem Ende mit
dem Hubanker und am anderen Ende mit der Mitte des dem vorhergehenden Verstellorgan
zugeordneten
Hebels bzw. beim ersten Verstellorgan mit einem festen
Punkt verbunden ist, während das Stellglied in der Mitte des zum letzten Verstellorgan
gehörenden Hebels angelenkt ist. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergerätes
hat den Vorteil einer direkten Erzeugung der Verstellwege durch Hubmagnete anstatt
über den Umweg mit Magnetventilen und Druckluft.
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Dieses Prinzip der direkten Erzeugung der Verstellwege ist auch für
Drehbewegungen anwendbar. Für diesen Fall wird als weitere Ausführungsforin der
Erfindung ein Steuergerät vorgeschlagen, bei dem jedes Verstellorgan aus einer Ständerwicklung
mit einem auf einer gemeinsamen Achse gelagerten, an einer Stirnseite eine Kegelradverzahnung
tragenden Drehringanker besteht und der zugeordnete übersetzungsmechanismus aus
einer im Anker drehbeweglich gelagerten und beiderseits aus diesem herausragenden
Hülse gebildet ist, welche an ihrem einen Ende ein mit der Kegelradverzahnung kämmendes
Kegelrad mit senkrecht zur gemeinsamen Achse verlaufender Drehachse und an ihrem
anderen Ende eine weitere Kegelradverzahnung trägt, die mit dem zum jeweils nächsten
Verstellorgan gehörenden Kegelrad kämmt, wobei das zum ersten Verstellorgan gehörende
Kegelrad mit einer festen Kegelradverzahnung kämmt und die Hülse des letzten Verstellorgans
mit der als Stellglied dienenden gemeinsamen Achse verbunden ist.
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An den einzelnen Verstellorganen oder am Stellglied sind Rückstellfedern
vorgesehen, gegen deren Kraft die Verstellbewegungen erfolgen. Dadurch ist auch
für den Fall, daß kein Schaltimpuls gegeben wird oder der Schaltstrom ausfällt,
eine bestimmte Ausgangslage gewährleistet.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Steuergerät mit als Differentialgestänge ausgebildetem
Verstellgerät, Fig. 2 ein Verstellgerät, das als Differentialgetriebe ausgeführt
ist.
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Das Steuergerät besteht aus einem elektrischen Schaltgerät
1, elektrischen Verbindungsleitungen 2, 3,
4, 5 und einem Verstellgerät
6. Das in Fig. 1 dargestellte Schaltgerät 1 ist schematisch
als abgewickelte Oberfläche einer Schaltwalze 7 mit beispielsweise als Schleifkontakte
ausgebildeten Kontakten 8, 9, 10
wiedergegeben. An die Kontakte
8, 9, 10 sind die übertragungsleitungen 3, 4, 5 angeschlossen.
Die Rückleitung 2 ist direkt an der Schaltwalze 7 angeschlossen. Auf der
Oberfläche der Schaltwalze 7 sind Kontaktstreifen 11, 12,
13 angeordnet. Der Kontaktstreifen 11, der von dem Kontakt
8 überstrichen wird, ist derart unterbrochen, daß beim Drehen der Schaltwalze
7 abwechselnd Schaltstellungen aufeinanderfolgen, in denen die Verbindung
hergestellt und unterbrochen ist. Der Kontaktstreifen 12, der von dem Kontakt
9 überstrichen wird, ist derart unterbrochen, daß abwechselnd jeweils zwei
Schaltstellungen aufeinanderfolgen, in denen die Verbindung hergestellt und unterbrochen
ist. Beim Kontaktstreifen 13 folgen auf jeweils vier aufeinanderfolgende
Schaltstellungen, in denen die Verbindung zum Kontakt 10 hergestellt ist,
vier weitere, in denen sie unterbrochen ist.
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Diese Anordnung hat zur Folge, daß in jeder Schaltstellung der Schaltwalze
7 eine andere Kombination von im Verstellgerät 6 der Fig.
1 als Hubmagnete 14, 15, 16 ausgebildeten Verstellorganen eingeschaltet
ist. Der Hubmagnet 14 betätigt einen Hebel 17, der an einem festen Punkt
20 angelenkt ist. In der Mitte des Hebels 17 ist das eine Ende eines Hebels
18
angelenkt, dessen anderes Ende von dem Hubmagnet 15 betätigt wird.
In der Mitte des Hebels 18 ist das eine Ende eines Hebels 19 angelenkt,
dessen anderes Ende von dem Hubmagnet 16 betätigt wird. In der Mitte des
Hebels 19 ist das Stellglied 21 angelenkt. Je nach der Anzahl und Lage der
eingeschalteten Hubmagnete nimmt das Stellglied eine ganz bestimmte Stellung ein.
Bei dem dargestellten Steuergerät sind mit drei übertragungsleitungen und einer
Rückleitung acht verschiedene Schaltstellungen erreichbar, wobei die Nullstellung
als Ausgangslage eingeschlossen ist. Jede weitere übertragungsleitung ermöglicht
eine Verdoppelung der Anzahl der erreichbaren Schaltstellungen.
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Eine andere Ausführungsform des Verstellgerätes ist in Fig. 2 dargestellt.
Als Stellglied dient der auf der Verstellachse 22 befestigte Hebel 23.
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Als Verstellorgane sind mittels einer Ankerwicklung 24,
25, 26 im Magnetfeld von Ständern 27, 28,
29 drehbewegliche
Anker 30, 31, 32 vorgesehen. Die Anker sind auf der Stirnseite mit Kegelradverzahnungen
33, 34, 35 versehen, welche mit Kegelfädem 36,
37, 38
im Eingriff stehen. Die Achsen der Kegelräder sind in Hülsen 39, 40, 41 eingesetzt.
Die letzte Hülse 41 ist fest mit der Verstellachse 22 verbunden. Die übrigen Hülsen
39, 40 führen frei beweglich durch die Anker 30, 31 hindurch und tragen
auf deren anderer Stirnseite eine weitere Kegelradverzahnung 42, 43, in die das
jeweils folgende Kegekad 37, 38
eingreift. Das erste Kegelrad 36 kämmt
mit einer mit dem Gehäuse 44 fest verbundenen Kegelradverzahnung 45. Dieses Verstellgerät
wirkt in gleicher Weise wie das in Fig. 1 dargestellte. Eine durch Einschalten
des Stromes bei einem Anker bewirkte Winkelbewegung wird über Kegelfäder auf das
Stellglied übertragen. Jedes der Kegelräder halbiert den betreffenden Winkel. Durch
kombiniertes Einschalten verschiedener Anker läßt sich eine Vielzahl von Stellungen
des Stellgliedes erzielen.
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Bei beiden Ausführungsformen des Verstellgerätes läßt sich unter Umständen
eine Vereinfachung entweder dadurch erzielen, daß das eine Ende des zweiten Hebels
18 unmittelbar am ersten Hubmagnet 14 angelenkt ist, der jedoch nur einen
halb so großen Hub wie die übrigen Hubmagnete hat, oder dadurch, daß die Winkelbewegung
des Ankers 30 ohne Zwischenschaltung einer Kegelradübersetzung lediglich
über die dann mit dem Anker fest verbundene Kegelradverzahnung 42 auf das folgende
Kegelrad 37 übertragen wird.