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Vorrichtung zur kontinuierlichen Verstellung einer Welle mit Hilfe
eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors und mit umgekehrtem Lauf der zu verstellenden
Welle beim jedesmaligen Einschalten des Ankerstromes Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur kontinuierlichen Verstellung einer Welle mit Hilfe eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors
und mit umgekehrtem Lauf der zu verstellenden Welle beim jedesmaligen Einschalten
des Ankerstromes.
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Es sind bereits Vorrichtungen zur kontinuierlichen Verstellung einer
Welle mit Hilfe eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors bekannt, bei welcher die Drehrichtung
des Motors beim jedesmaligen Ein- oder Ausschalten des Ankerstromes umgekehrt wird.
Derartige, seit langem bekannte Vorrichtungen haben den Vorteil, daß sie wegen der
Verwendung eines bei jeder Einschaltung ansprechenden, durch einen Elektromagneten
gesteuerten Umschalters die Verlegung besonderer Steuerleitungen für den Umschalter
ersparen.
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Die Erfindung, die eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten
Gattung betrifft, bietet nun den weiteren Vorteil, daß sie auch noch den Elektromagneten
für den Umschalter einspart, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß das ausbalancierte
Motorgehäuse zwischen zwei Anschlägen drehbar gelagert ist und daß das bei Ausschaltung
des Ankerstromes auf das Motorgehäuse noch wirkende Magnetisierungsdrehmoment die
Drehrichtungsumkehr der zu verstellenden Welle vorbereitet. Dadurch wird bei den
in Rede stehenden, insbesondere für die Feinwerktechnik bestimmten Steuervorrichtungen,
neben der vorerwähnten Vereinfachung eine Steigerung der Betriebssicherheit erreicht.
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Die Ausnutzung der Rückwirkung des Rotors auf den drehbar gelagerten
Stator für Steuerzwecke ist an sich bekannt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bereitet ein am
Motorgehäuse angebrachter Mitnchmer bei Drehung des Motorgehäuses kurz nach dem
Ausschalten die Drehrichtungsumkehr der zu verstellenden Welle durch Drehrichtungsumkehr
des Motors selbsttätig an einer eine übertotpunktfeder enthaltenden Kontaktanordnung
vor.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bereitet
ein am Motorgehäuse angebrachter Mitnehmer bei Drehung des Motorgehäuses kurz nach
dem Ausschalten die Drehrichtungsumkehr der zu verstellenden Welle durch Umschaltung
eines Zwischengetriebes selbsttätig mittels einer eine übertotpunktfeder enthaltenden
Hebelanordnung vor.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der F i
g. 1 bis 3 beschrieben, von denen die F i g. 1 sich auf eine
elektrische Umschaltmöglichkeit und die F i g. 2 und 3 sich auf eine
mechanische Umsteuermöglichkeit beziehen. F i g. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze
die wesentlichsten Teile der elektrisch umsteuerbaren Vorrichtung. Dabei sind mit
1 das Motorgehäuse eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, der Anker mit 2,
die Motorwelle mit 3 und ein auf dieser Welle sitzendes Ritzel iriit 4 bezeichnet.
Das Motorritze14 steht mit einem Getriebe 5 in Verbindung, von dem aus die
zu verstellende Welle 28 mit nach jeder Motorausschaltung wechselnder Drehrichtung
angetrieben wird. Das Motorgehäuse 1 ist drehbar gelagert. An dem Motorgehäuse
1 sitzt ein Mitnehmer 6.
Zwei Anschläge 7 begrenzen die Drehbewegung
des Gehäuses 1. Durch den Mitnehmer 6 ist eine übertotpunktfederanordnung
8, 9 in der später beschriebenen Weise umsteuerbar. Der Einschalter ist mit
Sch bezeichnet.
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Es wird angenommen, daß die Vorrichtung im Ruhezustand die in Fig.
1 dargestellte Lage einnimmt. Läuft der Anker beim Einschalten (wie durch
Pfeil 10 angedeutet) in Uhrzeigerrichtung, so wird der Anker2 wegen des Trägheitsmomentes
und der Reibung des nachfolgenden Getriebes 5 erst in seiner Ruhelage verharren,
das Gehäuse 1 aber wird sofort entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht. Dadurch
schnappt der Mitnehmer 6 hinter den Schalthebel 8,
ohne daß sich etwas
am Schaltzustand der übertotpunktschalteinrichtung ändert (Stromkreis:
0, Motor, -). Liegt das Gehäuse 1 dann am unteren Anschlag
7
an, so dreht sich der Anlcer 2 und treibt das Getriebe 5 an. An diesem
Zustand ändert sich erst nach Aussehaltung des Ankerstromkreises etwas. In diesem
Augenblick entfällt das durch Ankerstrom und Motorfeld erzeugte Drehmoment. Durch
Auswirkung der Schwungmasse des Ankers 2 und des Getriebes 5
dreht
sich aber der Anker 2 noch weiter und nimmt das Gehäuse 1 infolge des noch
wirksamen Magnetisierungsdrehmomentes in seiner Drehrichtung (im Uhrzeigersinn)
mit. Dadurch wird über den Mitnehmer 6 der Schalthebel 8 und mit ihm
die Obertotpuniktfederanordnung 8, 9 in die obere, gestrichelt angedeutete
Lage gekippt. wodurch die Motorspannung umgepolt wird (Stromkreis: 0, Motor,
-J. Wird nun der Schalter Sch wieder eingeschaltet so wiederholt sich der
geschilderte Vorgang in der entgegenoresetzten Richtung. Die Mindesteinschaltzeit,
die für eine Umschaltung erforderlich ist, ist hierbei die Zeit# bis zu der das
Gehäuse 1 am jeweiligen Anschlag 7
anliegt. Diese liegt in der Größenordnung
von einigen Millisekunden.
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Gelegentlich ist es günstiger, nicht elektrisch die Drehrichtung des
Motors und dadurch auch die Drehrichtun g der zu verstellenden Welle umzust-,uern,
sondern auf mechanischem Wege mit Hilfe eines Wend-,getriebes die Drehrichtung der
zu verstellenden Welle unter Beibehaltung des vorgeschlagenen Prinzips umzukehren.
Im folgenden. wird an Hand der Fig. 2 und 3 ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben, das sich auf die mechanische Lösung der Drehrichtungsumsteuerung bezieht.
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Es ist nach der bisherigen Erläuterung verständlich, daß man an Stelle
des Umschalthebels8 des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1) einen Unischalthebel
für ein Wendegetriebe verwenden kann. In der Praxis zeigt sich jedoch. daß die über
den Mitnehmer auftretenden Kräfte zu gering sind, um ein Wendegetriebe zu schalten.
Es muß also ein anderer Weg beschritten werden. Eine Lösung ist z. B. möglich, wenn
man über das Getriebe die Umsteuerung des Wendegetriebes in Abhängigkeit von der
jeweiligen Drehrichtun- vorbereitet und über den Mitnehmer dann auslöst. In F i
g. 2 ist eine mechanisch umsteuerbare Vorrichtung für den selbsttätigen Drehrichtungswechsel
des Abtriebs im Ruhezustand gezeigt. Nach dem erfolgten Einschalten des Motors nehmen
die Schalthebel die gestrichelt angedeutete Lage ein. F i g. 3 zeigt dagegen
den Schaltzustand dieser Vorrichtung nach der selbsttätig erfolgten Umschaltung
der Drehrichtung.
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In F i c. 2 sind das Motorgehäuse wieder mit 1,
der Anker mit
2 und die Motorwelle mit 3 bezeichnet. Auf der Motorwelle 3 sitzt
das Motorritzel 4, welches ein zunächst leerlaufendes Ritzel 12 und ein Schaltritzel
13 antreibt. Letzteres treibt ein größeres Zahnrad 14 an, das gleichachsig
mit einem Ritze] 15
angeordnet ist, welches die Antriebsdrehbewegung auf ein
Schaltzahnrad 16 weitergibt. Auf dem Schaltzahnrad 16 sitzen in gleichmäßiger
Verteilung Schaltnocken 17, durch die ein durch eine Übertotpunktfeder
18 mit einem Schalthebel 19 verbundener Vorbereitungshebel 20 betätigbar
ist. Die Hebel 19 und 20 sind im eine Achse 21 drehbar angeordnet. Der Schalthebel
19 liegt mit seinem oberen Ende im Ruhezustand der Anordnung gegen einen
Anschlag 25.
Eine Sperrklinke 22 wird durch eine Feder 23 im entgegengesetzten
Uhrzeigersinne gegen einen Anschlag 24 gezogen. Der Schalthebel 19 ist zwischen
zwei Anschlägen 25, 25' bewegbar angeordnet.
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Es sei angenommen, daß sich der Motoranker 2 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne
(wie durch Pfeil 26 angedeutet) dreht und das Motorritzel 4 die weiteren
Zahnräder 13, 14, 15 und 16 (und gegebenenfalls weitere) in
den durch Pfeile angedeuteten Drehrichtungen antreibt. Bei El»r#"ci'iai,ti.i- des
Motors verharrt der Anker 2 wegen seines Trägheitsmomentes Lind der Reibung des
Pachfolgerden Getriebes 4, 13,
C
14, 15, 16 erst
in seiner Ruhülage, so daß sieh zu-C # nächst das Gehäuse 1 im Uhrzcieersinne
dreht, bis der Mitpehmer6 am Aiiscbla-7 anliegt. Erst dann wird das Getriebe 14,
15, 16 vom Motorräzel 4 aus über das Schaltritzel 13 angetrieben.
Das Zwischengetriebe 14, 15 Ist so atis-clegt, daß das Schaltzahnrad
16 im Uiir7ei-ersinne -edrcht wird. Von einem der Schaltnocken
17 wird dann der Vorbereitungshebe] 20 in die gestrichelt angedeutete Stellung
20' mitgenommen. Dadurch wird von dem jeweils den Vorbereitungshebel 29 i--niLii.,hmenden
Schaltnocken 17 über die über#otpunk-Ifcder 18 auf den Schalthebel
19 eine Kraft au,#-cübt, die d,-ii Schalthebel 19 nach rechts (um
die Achse 21 im Uhrz#-igersinne) bewegen möchte. Gleichzeitig wird. da die übertotpunktfeder
18 über den Drehpunkt der Hebel 19 und 20 hinweg geht, der Vorbereiturigs'
11 ebel 20 in der neuen, gestrichelt angedeuteten Lage 20' durch den federnden
Anschlag 27' gehalten. Die Bowegung des Schalthebels 19 nach rechts
ist jedoch noch nicht möglich, da er von der Sperrklinke 22 festphahen wird.
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Schaltet man nun den Ankersiromkreis aus, so wird das Motorgehäuse
1 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht und der ililitnehmer aus der gestrichelt
in der F ig. 2 angedeuteten Stellung6' im entgegengesetzten Uhrzeigersinne mitgenommen.
Dabei schlägt der Mitnehmer 6 gegen die Sperrklinke 22, wodurch der
Schalthebel 19 freigeacber und durch die übertotpunk- feder 18 nach
rechts gegen Anschlag 25' gezogen wird. Damit wird das auf dem Schalthebel
19
sitzende Schaltritzel 13 am Umfano, des Schaltzahnrads 14 ebenfalls
nach rechts gelegt, so dpß es nunmehr außer Eiii-riff mit dem Motorritzel 4 und
mit dem Wenderitzel 12 in Ehiariff aelan-t. Damit ist die Antriebsrichtun- des Getriebes
14, 15,16 umgeschaltet, das nunmehr von dem Motorritzel 3 aus über
das Wenderitzel 12, das Schaltritzel 13 sowie die Zahnräder 14,
15, 1.6 angetriebon werden könnte. Das Zahnrad 16 treibt die zu verstellende
Welle 28 an, falls nicht noch zwischen dem Zahnrad 16 und der Welle
28 ein weiteres Untersztzungsgetriebe vorgesehen wird. An Stelle von Zahnrädern
können auch Reibräder verwendet werden.
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Beim Wiedereinschalten des Motors wird nun das Getriebe 14,
15, 16 in der entgegengesetzten Drehrichtung vom Motorritzel
3 über das Wenderitzel 12 und das Schaltritzel 13 angetrieben. Auch
das Schaltzahnrad 16 dreht sich entgegengesetzt. Die weiteren zur entgegengesotzen
Umsteuerung der Drehrichtung führenden Vorgänge verlaufen den vorgegebenen Erläuterungen
entsprechend, nur spielen sie sich im umgekehrten Sinne ab. Die auf dem Schaltzahnrad
16 sitzenden Schaltnocken 17 arbeiten mit dem Schalthebel 20 derart
elastisch zusammen, daß sie diesen Hebel jeweils ein Stück in die gewünschte Endlage
mitnehmen. In dieser Endlage des Schalthebels 20 schnappt der mitnehmende
Schaltnocken 17 jedoch am Schalthebel 20 vorbei, so daß er ihn bei entgegengesetzter
Drehung wiederum in die andere Endlage mitzunehmen vermac. Die beiden Endlagen des
Schalthebels 20 sind durch elastische Anschläge 27,
27' bearenzt.
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Die Mindestumschaltzeit der vorgeschlagenen mechanisch arbeitenden
Vorrichtung ist durch die Zeit, die das Umlegen des Schalthebels 20 benötigt, festgelegt.
Bei
einer erprobten Ausführung beträgt diese Mindestumschaltzeit weniger als
0,5 Sekunden.
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Bei der zweiten, mit selbsttätiger mechanischer Umsteuerung der Getriebedrehrichtung
arbeitenden Ausführungsform kann zum Lösen der Sperrklinke 22 auch der Einschaltstoß
des Mitnehmers 6 ausgenutzt werden.
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Die vorgeschlagenen Ausführungsformen sind fernsteuerbar, sie eignen
sich beispielsweise zur kontinuierlichen. Verstellung von Potentiometern in Geräten
der Hochfrequenztechnik.
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Wird an Stelle eines normalen Antriebsmotors ein Außenläufermotor
verwendet, so werden im letzteren Falle die geschilderten Funktionen von Gehäuse
und Anker sinngemäß vertauscht.