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Programmschalter Die vorliegende Erfindung betrifft einen Programmschalter
mit einem mit verschiedenen Geschwindigkeiten schrittweise fortschaltbaren Steuerorgan,
wobei ein gleichförmig rotierendes Betätigungsorgan, z. B. ein Nocken, auf eine
Fortschaltklinke für das Steuerorgan wirkt und wobei der Fortschaltmechanismus veränderbar
ist, um die Fortschaltgeschwindigkeit zu regeln.
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Bei einem bekannten Programmschalter dieser Art wird in recht umständlicher
Weise ein Hebelverhältnis im Fortschaltmechanismus geändert, um bei stets gleicher
Drehzahl und gleichem Hub eines Fort-Schaltnockens verschieden große Schaltschritte
zu erzielen. Es ist jedoch bei dieser Ausführung nicht möglich, während gewisser
Zeiten Schaltschritte überhaupt zu vermeiden, so daß eine gute Ausnutzung der verfügbaren
Schaltschritte nicht möglich ist. Zu diesem Zwecke ist es vielmehr erforderlich,
den zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Fortschaltungen variieren zu
können.
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Es ist zwar auch bekannt, mittels eines Fortschaltmagneten das Steuerorgan
in verschiedenen zeitlichen Abständen um gleiche Schritte fortzuschalten, in welchem
Falle es jedoch erforderlich wird, an den Fortschaltmagneten in entsprechend verschiedenen
zeitlichen Abständen Fortschaltimpulse abzugeben, was verhältnismäßig umständliche
Schaltmittel erfordert.
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Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, einen Programmschalter zu
schaffen, welcher durch einfache mechanische Mittel in verschiedenen zeitlichen
Abständen um gleiche Schaltschritte fortgeschaltet werden kann. Der erfindungsgemäße
Programmschalter ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Fortschaltung um stets gleiche
Schritte in verschiedenen zeitlichen Abständen Sperrmittel für die Fortschaltklinke
vorhanden sind, welche in einer ersten Betriebslage die Fortschaltklinke vollständig
freigeben, derart, daß eine Fortschaltung mit einer der Drehzahl des Betätigungsorgans
entsprechenden Höchstfrequenz stattfindet und in einer zweiten Betriebslage die
Fortschaltklinke derart verriegeln, daß ihre Bewegung auf einen für eine Schaltung
nicht genügenden Betrag begrenzt ist. Vorzugsweise wird ein durch das Betätigungsorgan
angetriebenes Zählwerk vorgesehen, das in an sich bekannter Weise pro Zeiteinheit
um einen Schritt fortgeschaltet wird und beim Erreichen eines vorbestimmten Standes
die Entriegelung der Fortschaltklinke bewirkt und zugleich in seine Nullage zurückversetzt
wird. Dieses Zählwerk gestattet zusammen mit einer einfachen Vorwähleinrichtung
die Bestimmung der Fortschaltgeschwindigkeit des Steuerorgans.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Programmschalters dargestellt.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht des Programmschalters bei entfernter
Montageplatte; F i g. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11-II in F i g. 1, und F i g.
3 zeigt ein Schaltschema des Programm-Schalters.
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Die Schalterteile sind auf einer Montageplatte 1 montiert, von welcher
in F i g. 1 lediglich die Umrisse mit einer punktierten Linie angedeutet sind. Eine
Programmscheibe 2 mit einer Fortschaltverzahnung 3 ist in nicht näher dargestellter
Weise frei drehbar gelagert und wird durch eine federnde Klinke 4 gegen Rücklauf
gesperrt. Die Programmscheibe 2 weist an ihrer in F i g. 2 rechts liegenden Stirnfläche
eine Anzahl nicht dargestellter Steuerspuren auf, die auf ebenfalls nicht dargestellte
Schaltkontakte zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einer Waschmaschine,
wirken.
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In die Fortschaltverzahnung 3 der Programmscheibe 2 greift eine Fortschaltklinke
5, die am einen Arm 6 eines gabelförmigen Fortschalthebels 7 schwenkbar gelagert
ist. Eine Zugfeder 8 hält die Fortschaltklinke 5 ständig im Eingriff mit der Verzahnung
der Programmscheibe 2 und hat außerdem das Bestreben, den Fortschalthebel 7 stets
in die in F i g. 1 dargestellte Endlage zu verschwenken. Am Arm 6 des Fortschalthebels
7 ist eine Rolle 9 drehbar gelagert, die unter dem Zug der Feder 8 gegen einen Doppelnocken
10 gepreßt wird, der von einem nicht dargestellten Antriebsmotor, vorzugsweise einem
Asynchronmotor mit einer Drehzahl von beispielsweise einer Umdrehung pro Sekunde,
angetrieben werden kann. Der linke Arm 11 des Fortschalthebels 7 liegt bei der dargestellten
Lage des Hebels mit einer ebenen Kantenfläche 12 an einem Betätigungsstift 13 eines
auf einem Stift 14 gelagerten
Verklinkungshebels 15, der normalerweise
durch eine nicht dargestellte Feder im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so daß seine
Nase 16 in die Verzahnung eines aus Isoliermaterial, beispielsweise Kunststoff,
bestehenden Segments 17 eingreift, das auf einem Zapfen 18 drehbar gelagert
ist.
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Außerhalb der Montageplatte 1 ist ein Elektromagnet 19 mit
einem Tauchanker 20 befestigt. Hinter einer Schulter des Tauchankers 20 liegt
eine Verriegelungsplatte 21 der aus F i g. 1 ersichtlichen Form, die mit
einem Stift 21 a in eine nicht dargestellte Bohrung der Montageplatte 1 greift und
damit gegen Drehung gesichert ist. Bei entregtem Magneten 19 wird der Tauchanker
20 durch eine Feder 22 in einer äußeren Endlage gehalten, in welcher die
Verriegelungsplatte 21 seitlich der Kantenfläche 12
des Armes
11 des Fortschalthebels 7 liegt und damit dem Fortschalthebel 7 gestattet,
die in F i g. 1 dargestellte Lage zu erreichen. Die Verriegelungsplatte 21 wird
durch eine Druckfeder 23 gegen die Schulter des Tauchankers 20 gepreßt.
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Zwischen dem Segment 17 und der Montageplatte 1 ist ein Kontaktträger
24 befestigt, der vier Kontaktlamellen 25 bis 28 trägt, von welchen die Lamellen
26 bis 28 aus einem Stück gestanzt sind und eine gemeinsame Anschlußfahne 29 aufweisen.
Auf die Kontaktlamellen 26 bis 28 wirken Betätigungsschieber 30 bis 32, die in Schlitzen
des Kontaktträgers 24 verschiebbar angeordnet sind und auf deren Nasen 33
Steuerbahnen 34 bis 36 der Programmscheibe 2 wirken. Kann die Nase 33 eines der
Betätigungsschieber 30 bis 32 in eine Vertiefung der zugeordneten
Steuerspur 34 bis 36 einfallen, so ist gemäß F i g. 2 das freie Ende der zugeordneten
Kontaktlamelle 26 bis 28 vom Segment 17 abgehoben. Das Segment 17 ist mit einem
leitenden Belag 37 versehen, der an den in F i g. 1 angedeuteten Stellen von erhöhten
Nocken 38 bis 40 durchbrochen ist. Die Kontaktlamelle 25 steht ständig mit der Platte
37 in Verbindung, während die Kontaktlamellen 26 bis 28 nur dann mit dieser Platte
in leitender Verbindung sind, wenn sie einerseits durch einen Betätigungsschieber
30 bis 32 gegen das Segment 17 gepreßt werden und wenn sie anderseits nicht auf
einen der Nocken 38 bis 40 aufliegen. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Nocken
38 bis 40 derart gegeneinander versetzt sind, daß es einer verschieden großen Verdrehung
des Segments 17 bedarf, bis jeweils einer der Nocken 38 bis
40 unter die zugeordnete Kontaktlamelle 26 bis 28 greift und
diese Kontaktlamelle vom leitenden Belag 37 des Segments 17 abhebt.
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Wie nun in F i g. 3 schematisch angedeutet ist, liegt die Wicklung
des Elektromagneten 19 in einem Stromkreis, der über die Kontaktlamelle 25,
den leitenden Belag 37 und eine der gegen diesen Belag angelegten Kontaktlamellen
26 bis 28 führt.
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Die schrittweise Fortschaltung des Segments 17 erfolgt durch eine
in die Verzahnung dieses Segments eingreifende Nase 41 eines Steuernockens
42, der in nicht näher dargestellter Weise beispielsweise die Reversierkontakte
einer Waschmaschine steuern kann und beispielsweise mit einer Umdrehung pro Minute
von dem den Nocken 10 antreibenden Elektromotor angetrieben wird. Der Nocken
42 besitzt eine weitere Nase 43, die in später beschriebener Weise einen nur in
F i g. 3 schematisch dargestellten Kontakt 44 überwacht. Durch eine strichpunktierte
Linie ist in F i g. 3 angedeutet, daß der Nocken 42 auch die Fortschaltung des den
leitenden Belag 37 tragenden Segments 17 bewirkt. In F i g. 3 sind im übrigen alle
zum Teil schematisch dargestellten Elemente gleich bezeichnet, wie in den F i g.
1 und 2. Die auf ein und derselben Scheibe angebrachten Steuerspuren 34 bis 36 sind
in F i g. 3 der Einfachheit halber als auf einer gemeinsamen Welle angeordnete separate
Nockenscheiben dargestellt. Die Sperrplatte 21 ist in F i g. 3 zur Vereinfachung
der schematischen Darstellung als schwenkbarer Hebel dargestellt, auf welchen die
Rückstellfeder 22 des Elektromagneten 19 wirkt. In F i g. 3 ist außerdem der Antriebsmotor
45 für den Fortschaltnocken 10
und den Nocken 42 angedeutet. Ferner
sind zwei weitere Steuerspuren der Scheibe 2 in Form separater Nockenscheiben 46
und 47 angedeutet. Die Nockenscheibe 46 weist eine Nase auf, die auf einen Schalter
48 wirkt. Die Nockenscheibe 47, die als Beispiel für eine große Anzahl
weiterer Nockenscheiben bzw. Nockenbahnen auf der Scheibe 2 steht, wirkt auf einen
Steuerschalter 49, der irgendeinen beliebigen Steuerstromkreis der Maschine überwacht.
F i g. 3 zeigt ferner einen Startschalter 50 und einen Schnellgangschalter 51.
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Der Programmschalter ist in allen Figuren im Stillstand dargestellt,
d. h., alle Teile befinden sich in einer Ausgangslage, in welche sie am Ende des
Programms dadurch versetzt werden, daß die Nase des Steuernockens 46 den Hauptschalter
48 öffnet und damit alle Stromkreise unwirksam macht. Bei dieser Stellung der Scheibe
2 sind auch alle Kontaktlamellen 26 bis 28 vom leitenden Belag 37 abgehoben. Der
Elektromagnet 19 ist stromlos, so daß der Fortschalthebel 7 entklinkt ist und sich
in der in F i g. 1 dargestellten linken Lage befindet. Auch der Antriebsmotor 45
ist stromlos.
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Zum Einschalten des Programmschalters wird der Startknopf 50 gedrückt,
womit der Antriebsmotor 45 über diesen Schalter direkt Strom erhält und anläuft,
und da der Schalthebel 7 entklinkt ist, wird sogleich eine erste Fortschaltung der
Scheibe 2 erfolgen. Der Elektromagnet 19 erhält zugleich Strom über den Startschalter
50 und den Kontakt 44, so daß der Fortschalthebel 7 am Ende der ersten Schaltbewegung
in seiner in F i g. 9. rechts liegenden Endstellung durch die Platte 21 verriegelt
wird. Wird der Startschalter 50 losgelassen, so wird der Motor
45 über den Endkontakt 48, der beim ersten Schaltschritt geschlossen wurde,
weiterhin gespeist und treibt die Nocken 10 und 42 mit den angegebenen Geschwindigkeiten
an. Der Nocken 10 ist jedoch unwirksam, weil der Fortschalthebel 7 verriegelt ist.
Nach einer gewissen Zeit wird nun die Nase 41 des verhältnismäßig langsam drehenden
Nockens 42 in die Verzahnung des Segments 17 eingreifen und dieses Segment um einen
Schritt fortschalten. Ist zum Beispiel die Kontaktlamelle 26 mit dem leitenden Belag
37 des Segments 17 in Berührung gebracht worden, so wird am Ende dieses einen Schaltschritts
des Segments 17 der isolierende, erhöhte Nocken 38 bereits auf die Kontaktlamelle
26 auflaufen und sie vom leitenden Belag 37 anheben. Der Elektromagnet 19 ist indessen
über den Ruhekontakt 44 immer noch erregt, so daß weiterhin keine Fortschaltung
erfolgt. Etwas später wird jedoch die Nase 43 des Nockens 42 auf den in F i g. 1
nicht dargestellten Kontakt 44 einwirken und denselben öffnen, womit der Elektromagnet
19
stromlos wird. Damit wird der Fortschalthebel 7 entriegelt und geht unter dem Zug
der Feder 8 in die in F i g. 1 dargestellte Ausgangslage zurück, wobei auch der
Hebel 15, der bisher in die Verzahnung des Segments 17 eingegriffen und dieses
Segment in einer um einen Schaltschritt im Uhrzeigersinn verdrehten Lage verriegelt
hatte, in die in F i g. 1 dargestellte Lage ausgeschwenkt wird. Das Segment
17
wird damit entriegelt und schnellt unter der Wirkung einer nicht dargestellten
Feder im Gegenuhrzeigersinn in die in F i g. 1 dargestellte Ausgangslage zurück,
in welcher die Kontaktfeder 26 wieder auf den leitenden Belag 37 aufgesetzt wird
und den Elektromagneten 29 bereits wieder erregt. Wenn daher nach kurzer Zeit der
Fortschalthebel 7 durch den Fortschaltnocken 10 wieder im Uhrzeigersinn verschwenkt
wird, so schaltet die Klinke 5 die Scheibe 2 um einen Schritt vorwärts, worauf der
Fortschalthebel 7 durch den erregten Elektromagneten bzw. die Verriegelungsplatte
21 sogleich wieder in seiner rechten Endstellung (F i g. 1) verriegelt wird. Während
der Fortschaltung kann nun eine der Kontaktlamellen 27 oder 28 auf den leitenden
Belag 37 gedrückt werden, während die Kontaktlamelle 26 freigegeben wird. Nimmt
man an, daß die Kontaktlamelle 27 auf den leitenden Belag gedrückt worden ist, so
wird der nicht leitende Nocken 39 erst auf die Kontaktlamelle 27 auflaufen und dieselbe
vom leitenden Belag 37 abheben, wenn das Segment 17 in der erwähnten Weise um drei
Schaltschritte im Uhrzeigersinn fortgeschaltet worden ist. Erst dann kann durch
öffnen des Kontakts 44 der Elektromagnet 19 stromlos gemacht werden, um eine neue
Fortschaltung einzuleiten. Desgleichen ist das Segment 17 bei wirksamer Kontaktlamelle
28 um zehn Schaltschritte fortzuschalten, bevor der isolierende Nocken 40 die Kontaktlamelle
28 vom leitenden Belag 37 abhebt und durch öffnen des Kontakts 44 eine neue Fortschaltung
gestattet. Es dauert somit zwischen aufeinanderfolgenden Schaltschritten der Scheibe
2 eine, 3 oder 10 Minuten, je nachdem die Kontaktlamelle 26, 27 oder 28 gegen den
leitenden Belag 37 des Segments 17 gepreßt wird. Das Segment 17 wirkt also als Zählwerk,
das gemäß einer bestimmten Vorwahl eine entsprechende Anzahl von Minuten auszählt
und dann eine neue Fortschaltung gestattet. Ist es erwünscht, bestimmte Programmteile
willkürlich zu überspringen, so kann die Schnellgangtaste 51 gedrückt werden,
in welchem Falle der Stromkreis des Elektromagneten 19 dauernd unterbrochen wird
und eine rasche Fortschaltung der Scheibe 2 mit zwei Schritten pro Sekunde gestattet.
Selbstverständlich kann aber der Stromkreis des Elektromagneten 19 auch durch andere
Schalter unterbrochen werden, um bestimmte Programmteile vollautomatisch auszulassen
und damit das durch die Scheibe 2 vorgegebene Normalprogramm zu ändern. So könnte
beispielsweise der Schalter 49 in Serie in den Stromkreis des Elektromagneten 19
geschaltet sein, so daß jeweils eine Fortschaltung im Schnellgang erfolgen würde,
wenn der Schalter 49 geöffnet ist. Es können natürlich auch Vorwählmittel, beispielsweise
Wähltasten, vorgesehen sein, die- verschiedene, dem Schalter 49 entsprechende Schalter
wahlweise wirksam zu machen gestatten, um beispielsweise in der soeben erwähnten
Weise verschiedene Stellen des Programms im Schnellgang zu überspringen. In den
Stromkreis des Elektromagneten 19 könnte ferner ein Schwimmerschalter oder ein Thermostatschalter
gelegt werden, der öffnet, sobald das erforderliche Niveau bzw. die gewünschte Temperatur
erreicht ist. Damit würde die Scheibe 2 nach Erreichen des gewünschten Niveaus bzw.
der gewünschten Temperatur im Schnellgang fortgeschaltet, bis ein anderer Kontakt
den Stromkreis des Elektromagneten 19 wieder schließt, worauf die normale Fortschaltung
in der beschriebenen Weise erfolgt.
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Die im Ausführungsbeispiel gezeigte elektromagnetische Verriegelung
der Fortschaltklinke hat, wie aus dem vorstehenden Abschnitt hervorgeht, den besonderen
Vorteil, daß diese Verriegelung durch Schalter überwacht werden kann, die vom eigentlichen
Programmschalter entfernt in der zu steuernden Maschine angeordnet sind. Wenn eine
derartige Fernsteuerung nicht erforderlich ist, könnte die Verriegelung unter Umständen
rein mechanisch erreicht werden.
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Die dargestellte Ausführung kann bei Unterbrechen der Stromzufuhr
den Nachteil aufweisen, daß bei Rückkehr der Spannung der Elektromagnet 19 mit zu
großer Verzögerung anspricht und eine nicht erwünschte Fortschaltung erlaubt. Es
ist jedoch ohne weiteres möglich, die Verriegelung der Schaltklinke bei stromlosem
Magnet zu bewirken, wobei allerdings auch der Stromkreis des Elektromagneten leicht
geändert werden muß. An Stelle des parallelgeschalteten Ruhekontakts 44 müßte nämlich
ein Arbeitskontakt vorgesehen sein, der mit auf dem Segment 17 angebrachten einzelnen
Kontaktstellen in Serie geschaltet ist, welche nach einem, drei bzw. zehn Schritten
mit den Lamellen 26, 27 bzw. 28 in Berührung gelangen.
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Ein gewisser Nachteil der beschriebenen Schaltung kann auch darin
bestehen, daß bei der obenerwähnten Fortschaltung unabhängig von den Schaltmitteln
25 bis 28, 37 und 44, z. B. durch einen Thermostaten, der nächste Schaltschritt
nach einer Zeitspanne eintritt, die von der Lage des Nockens 42 im Augenblick der
unabhängigen Fortschaltung abhängig ist. Um diese Differenz, die von 0 bis 60 Sekunden
betragen kann, herabzusetzen, kann die Zahnung des Segments 17 verfeinert und entweder
die Drehzahl oder die Zahl der Nasen 41 und 43 des Nockens 42 erhöht werden, so
daß das Segment pro Minute z. B. um sechs Schritte fortgeschaltet wird. Die Zeitspannen
zwischen einzelnen Schaltschritten können in diesem Falle um höchstens 10 Sekunden
von den vorgegebenen Werten von 1,3 und 10 Minuten abweichen.