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Als Zeitschalter oder Reversierer arbeitender Nockenschaltapparat
In der Steuertechnik werden vielfach Nockenschaltapparate angewendet, die mit umlaufenden
Nockenscheiben und ihnen zugeordneten Kontaktfedern arbeiten. Wenn es sich um Nockenschaltapparate
handelt, von denen nach bestimmter Auswahl eine Mehrzahl von Stromkreisen in unterschiedlicher
Schaltzeit bzw. unterschiedlichem Schaltrhythmus zu steuern ist, hat man bisher
meist mehrere Nockenscheiben für die Auswahl verschiedener Zeiten und auch für die
Auswahl unterschiedlicher Schaltrhythmen verwendet. Dementsprechend benötigen die
bekannten Nockenschaltapparate dieser Art verhältnismäßig viel Bauraum.
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Die Erfindung betrifft einen als Zeitschalter oder Reversierer arbeitenden
Nockenschaltapparat, bei dem wahlweise durch einen Wahlschalter unterschiedliche
Schaltzeiten bzw. Schaltrhythmen in einem Steuerstromkreis einzustellen sind, für
Haushaltmaschinen, z. B. Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen od. dgl., wobei auf
einer Nockenscheibe die Nocken für die unterschiedlichen Schaltzeiten bzw. Schaltrhythmen
angeordnet sind und diese Nockenscheibe mit mehreren, insbesondere zwei einander
gegenüberliegenden elektrisch miteinander verbundenen Kontaktfedern derart zusammenarbeitet,
daß die Kontaktfedern je zwischen zwei feststehenden Gegenkontakten hin- und herbewegt
werden. Die Erfindung zielt darauf ab, den erheblichen konstruktiven Aufwand bekannter
Vorrichtungen ähnlicher Art wesentlich zu vereinfachen. Gemäß der Erfindung sind
auf der Nockenschebe die Nocken für mehrere Arbeitszeiten angeordnet, wobei die
unterschiedlichen Arbeitszeiten dadurch erhalten werden, daß einerseits die Kontaktfedern
und andererseits wahlweise einer der festen Gegenkontakte in den Arbeitsstromkreis
gelenkt wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, beispielsweise einen Zeitschaltmechanismus
aufzubauen, der mit nur einer einzigen Nockenscheibe eine Vielzahl von auszuwählenden,
fest eingestellten Zeiten in einem Steuerstromkreis auszuwählen gestattet, wobei
durch die Verwendung nur einer einzigen Nockenscheibe die axiale Baulänge dieses
Schaltapparates wesentlich gegenüber bekannten Anordnungen verringert wird.
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Erheblich ist auch die Vereinfachung des konstruktiven Aufwandes.
Der jeweils größte Zeitwert, den der Zeitschalter beherrscht, wird vorzugsweise
so erhalten, daß dabei möglichst der ganze Umfang der benutzten Nockenscheiben beansprucht
wird. Während bisher für Zeitschalter mit Auswahl verschiedener Zeiten die erforderlichen
'Nocken auf getrennten Scheiben angeordnet sind, können beim Gegenstand der Erfindung
die Nocken für .drei bzw. vier Schaltzeiten auf ein und derselben Scheibe angeordnet
werden.
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Bei Verwendung von zwei mit .einer Nockenscheibe arbeitenden Schaltfedern
kann man die Schaltnocken für vier Schaltzeiten auf dieser Scheibe vorsehen. Im
einfachsten Fall können hierbei je zwei Zeitschaltwerte so aufgeteilt werden, daß
ihre Restwerte die anderen zwei Zeitschaltwerte enthalten. Diese Aufteilung ist.
vielfach nicht bei kontinuierlichem Nokkenscheibenantrieb möglich, so daß man zur
Lösung einen urkontinuierlichen Antrieb verwenden kann, z. B. dadurch, daß bei Verwendung
eines Schrittwerkantriebs eine Schrittzahnl'ängenänderungeinstellbar ist, die im
Bereich zwischen dem 0,75- und 1,5fachen der Normallänge schwanken kann, was einer
Zeitspreizung bzw. Zeitballung entspricht. Man kann aber auch die Anordnung so wählen,
daß der größte Zeitwert als Summe eines halben Scheibenumdrehungswertes und eines
anderen Zeitwertes derart gegeben ist, daß die restlichen zwei Zeitwerte wenige-
als der halbe Scheibenumdrehungswert ausmachen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich,
wenn .man einen Reversi.ernockenschalter und einen Vielfachzeitschalter der oben
beschriebenen Art miteinander so kombiniert, daß ein gemeinsamer Antriebsmotor beide
Nockenscheiben antreibt. Man erhält so eine weitere Vereinfachung, weil dabei für
beide, insbesondere bei Waschautomaten benötigte Nockensehaltapparate nur ein einziger
gemeinsamer Antriebsmotor benötigt wird. Die beiden Nockenschaltscheiben müssen
bei der Lösung dieser Aufgabe allerdings in vielen Fällen mit unterschiedlicher
Umlaufzeit betrieben werden. Hierfür bietet die Erfindung eine .sehr einfache
Möglichkeit,
wenn man einen Antriebsmotor anwendet, der über eine Schrittschaltwerkklinke, die
als Vielfachzeitschalter arbeitende Nockenscheibe und die andere als Reversierschalter
arbeitende Nockenscheibe mit unterschiedlicher Umlaufzeit über koaxial angeordnete
Zahnräder antreibt. Die unterschiedliche Umlaufzeit läßt sich dabei erreichen, wenn
man in an sich bekannter Weise abgestuft kleiner werdende Durchmesser bei den Antriebszahnrädern
in solcher Anordnung anwendet, daß einzelne Zähne des jeweils größeren Zahnrades
größere Zahntiefe haben als die normalen Zähne und dadurch bei ihrem Wirksamwerden
die Klinke auch in die Zähne des Zahnrades mit dem kleineren Durchmesser eingreifen
lassen. Diese Anordnung wird man zur Steuerung von Waschmaschinenantrieben vorzugsweise
so ausbilden, daß die eine zur Schaltung des Reversierganges des Waschmotors bestimmte
Nockenscheibe mit dem größeren Zahnrad gekuppelt ist, während die andere als Zeitschalter
ausgebildete Nockenscheibe mit dem kleineren Zahnrad gekuppelt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher
beschrieben.
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In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt;
bei welchem mit einer einzigen Nockenscheibe der Normalgang und der Feingang eines
Wäschebewegermotors gesteuert werden kann. Der Schaltapparat besitzt eine Nockenscheibe
1, die von einem nicht dargestellten Antriebsmotor aus über ein Schrittschaltwerk
mit gleichbleibender Umlaufgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 2 angetrieben
wird. Mit der Nockenscheibe 1 arbeiten zwei Kontaktfedern 3 und 4 zusammen, die
bei 5 und 6 fest eingespannt sind und über die Leitung 7 elektisch miteinander verbunden
sind. Die Kontaktfedern 2 haben Druckstücke 8 bzw. 9, mit denen sie sich gegen die
Nockenbahn der Scheibe 1 anlegen. Am Ende der Federn sind bewegliche Kontakte 10,
11 vorgesehen, die durch die Wirkung der Nocken je zwischen zwei feststehenden Gegenkontakten
12, 13 bzw. 14, 15 hin- und herbewegt werden. Beim Ausführungsbeispiel bestimmen
die beiden äußeren Gegenkontakte 12 und 15 den Drehsinn des Motors 17, während die
inneren über die Leitung 16 miteinander verbunden sind. Die Nockenscheibe 1 besitzt
drei gleichmäßig am Umfang verteilte Nocken 18, 19, 20, bei deren Durchfahren die
äußeren Gegenkontakte 12 bzw. 15 abwechselnd geschlossen werden. Zwischen diesen
Nocken liegen Bereiche 21, 22, 23, in denen die Kontaktfedern in der mittleren Ausschaltlage
stehen. Der Bereich 23 weist dabei im Mittelstück eine Vertiefung 24 auf, bei deren
Durchfahren die jeweilige Kontaktfeder einen inneren Gegenkontakt 13 bzw. 14 schließt.
Die wirksamen Längen der erwähnten Nockenbereiche sind entsprechend den gewünschten
Einschalt- und Pausenzeiten des Motors 17 gewählt. Bei dieser Anordnung wird der
Schaltrhythmus für den Normalgang dadurch ausgewählt, daß der Wahlschalter 25 so
eingestellt ist, daß die Kontaktfedern über die Leitung 26 und den Anschlußpunkt
27 und die äußeren Gegenkontakte 12 bzw. 15 in den Stromkreis eingeschaltet sind.
Hierbei kann die Zeitaufteilung so gewählt sein, daß der Motor im Linkslauf 12 Sekunden,
im Rechtslauf ebenfalls 12 Sekunden und in einer dazwischenliegenden Pause von 3
Sekunden betrieben wird. Für den Feingang wird der Wahlschalter 25 so eingestellt,
daß der Stromkreis über die Leitung 28, den Anschlußpunkt 29 und die inneren Kontakte
13 bzw. 14 zu den äußeren Kontakten 12 bzw. 15 verläuft. In diesem Fall arbeitet
der Motor beispielsweise im Links- bzw. Rechtslauf 12 Sekunden mit einer jeweils
dazwischenliegenden Pause von 33 Sekunden. Mit 30, 31 ist in F i g. 1 das Wechselstromnetz,
mit 32 ein Hauptschalter bezeichnet.
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In F i g. 2 ist schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, welches einen als Zeitschalter arbeitenden Nockenschaltapparat zeigt,
bei dem durch Wechsel der Stromanschlußlage wahlweise mehrere fest eingestellte
unterschiedliche Arbeitszeiten von Verbraucherstromkreisen auszuwählen sind. Im
Beispiel ist an die Steuerung eines Wäschebeweger-Motors einer Waschmaschine gedacht.
Mit 41 ist eine Nockenscheibe bezeichnet, die von einem nicht dargestellten Motor
aus angetrieben wird. Mit der Nockenscheibe arbeiten die beiden Kontaktfedern 42,
43 zusammen, die bei 44 und 45 fest eingespannt und über die Verbindungsleitung
46 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Federn 42 und 43 werden mit ihren
Druckstücken 47 und 48 gegen die Nockenbahn der Scheibe 41 gedrückt, so daß ihnen
hin- und hergehende Bewegungen ihrer Schaltstücke 49, 50 zwischen den feststehenden
Gegenkontakten 51 bis 54 aufgezwungen werden. Die Nockenscheibe 41 wird in Richtung
des Pfeils 55 vom nicht dargestellten Motor beispielsweise über ein Schrittschaltwerk
angetrieben. Beim Ausführungsbeispiel ist die Höhe der einzelnen Schaltnocken und
ihre Länge so gewählt, daß man durch wahlweisen Anschluß der feststehenden Kontakte
51 bis 54 mit Hilfe des Wahlschalters 56 die Betriebszeit des Motors 57 von 1 Minute,
2,5 Minuten, 4,5 Minuten und 6 Minuten wählen kann. Mit 58 ist ein Hauptschalter
und mit 59 und 60 das Wechselstromnetz bezeichnet.
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Man kann die in der F i g. 1 und 2 dargestellten Schaltapparate mit
einem gemeinsamen Antrieb zu einer sehr einfachen raumsparenden Anordnung kombinieren,
die für die Schaltung eines Wäschebewegermotors einer Waschmaschine in der Weise
dient, daß der Schaltapparat das Reversieren im Normalgang und Feingang und zugleich
auch die Auswahl bestimmter Betriebszeiten ermöglicht. Diese Kombination mit einem
gemeinsamen Schrittschaltwerkantrieb ist in den F i g. 3 bis 10 dargestellt. Soweit
die wesentlichen Einzelteile mit denen in den vorhergehenden Figuren übereinstimmen,
sind die gleichen Bezugszeichen eingetragen. In den F i g. 3 und 4 ist mit 61 eine
von einem nicht dargestellten Antriebsmotor mit der Umlaufgeschwindigkeit a) angetriebenen
Welle bezeichnet, die eine Fortschaltklinke 62 für ein Schrittschaltwerk antreibt,
das den beiden Nockenscheiben 1 und 41 gemeinsam zugeordnet ist. Zu diesem Zweck
sind die beiden Nockenscheiben 1 und 41 koaxial zueinander angeordnet in der Weise,
daß die mit ihnen verbundenen Verzahnungen 63 bzw. 64 einander zugekehrt sind. Die
Nockenscheibe 41 besitzt durchgehende gleiche Verzahnung nach Zahnform und -größe,
die Nockenscheibe 1 dagegen besitzt Zähne desselben Modell wie die Scheibe 41, jedoch
sind einzelne Zähne 6! mit größerer Zahntiefe ausgeführt. Die Klinke 62 isi in bezug
auf den Eingriff in die Verzahnung dei Nockenscheiben so dimensioniert, daß sie,
wie ir F i g. 3 dargestellt ist, nur dann mit der Scheibe 41 in Eingriff kommt,
wenn sie die Scheibe 1 durch der Eingriff in die vertieften Zähne 65 weitertransportiert
Beim
Transport der Scheibe zu den Zeiten, wo die Klinke 62 im Eingriff mit den normalen
Zähnen 66 ist, wird die Scheibe 41 nicht mittransportiert, da die Klinke 62 hier
nicht mit ihren Zähnen in Eingriff kommt.
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Der Transport der Scheibe 41 hängt von der Häufigkeit der vertieften
Zähne 65 der Scheibe 1 ab. Beim Ausführungsbeispiel ist jeder fünfte Zahn der Scheibe
1 vertieft, und dementsprechend ist die Scheibe 41 nur mit dem fünften Teil an der
Drehung von der Scheibe 1 beteiligt. Abgesehen von der schrittweisen Bewegung der
Nockenscheiben dreht sich die Scheibe 41 somit nur mit einem Fünftel der Geschwindigkeit
der Scheibe 1. Die maximale Bewegungsdiferenz bei derartigen an sich bekannten Schrittscheibenantrieben
mit h1, n2, n3 usw. Zähnen beträgt n1 - n.' n3 ... Es lassen sich mit solchen
Anordnungen ohne weiteres auch größere Schaltzeiten von Tagen, Wochen od. dgl. herstellen,
ohne daß der Aufwand nennenswert größer wird als bei kleinen Schaltzeiten. Die Fortschaltgeschwindigkeit
ist bei diesen Anordnungen in jedem Falle und bei jeder Scheibe gleich groß, so
daß mit 1/1o sec Genauigkeit auch nach langen Zeiträumen Schaltbewegungen durchgeführt
werden können unter der Voraussetzung, daß für den Antrieb aus dem Wechselstromnetz
ein Synchronmotor gegeben ist.
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Mit dem dargestellten Antrieb der beiden Nockenscheiben läßt sich
ein schrittweiser kontinuierlicher Antrieb für den durch die Nockenscheibe 1 gesteuerten
Reversiergang erzielen. Die Nockenscheibe für den Zeitschaltgang dagegen wird nur
bei jedem fünften Hub des Klinkenwerks 61, 62 angetrieben, so daß sich die Umlaufzeiten
zueinander wie 1: 5 verhalten. Eine Zahnlücke 67 in der Verzahnung der Nockenscheibe
41 für den Zeitschaltgang läßt den Bewegungsantrieb nach rund einer Umdrehung aussetzen.
Die Rückdrehung auf den dargestellten Anfangszustand kann durch Entriegelung einer
nicht dargestellten Rückstellfeder hergestellt werden. In den F i g. 5 bis 7 ist
die Ausführung der Nockenscheibe 41 mit der zugehörigen Verzahnung 63 in den Ansichten
von beiden Seiten und einem Querschnitt dargestellt.
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Die F i g. 8 bis 10 zeigen entsprechende Ansichten der Nockenscheibe
1 mit der Verzahnung 64 und einen Querschnitt durch diese Scheibe.