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Periodisch arbeitende Schalteinrichtung für einen elektrischen Aufzugsmotor
eines Zeitwerkes Die Erfindung betrifft eine periodisch arbeitende Schalteinrichtung
für einen elektrischen Aufzugsmotor eines Zeitwerkes, der über ein Aufzugsrad periodisch
einen auf ein Ablaufrad wirkenden mechanischen Energiespeicher in Gestalt einer
Feder spannt, wobei in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Stellung des Ablaufrades
die elektrische Einschaltung des Motors und in Abhängigkeit von einer vorbestimmten
Stellung des Aufzugsrades dessen Abschaltung bewirkt wird. Bei einer bekannten Schalteinrichtung
dieser Art zur Steuerung des Aufzugsmotors einer Uhr wird das Anlaufen des Motors
über einen in Abhängigkeit von dem Ablaufrad bewegten Finger bewirkt, der an einen
Mitnehmerstift heranläuft und ihn unter die Gleitkante eines Auslösehebels mitnimmt.
Kommt der Stift an das Ende dieser Gleitkante, so fällt der Auslösehebel durch sein
Eigengewicht und den Bürstendruck ab. Dadurch, daß die Bürste auf den Kollektor
auf diese Weise aufgelegt wird, erfolgt ein Schließen des Stromkreises, und der
Motor läuft an. Die Abschaltung des Motors wird nach erfolgtem Aufzug durch den
Motor selbst bewirkt, indem der Mitnehmerstift gegen die Gleitkante des Auslösehebels
stößt.
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Im einzelnen wird bei der bekannten Schaltvorrichtung der Ankerstromkreis
des Motors dadurch geschlossen, daß ein mit dem Ablaufrad verbundener Lappen am
Ende der Ablaufbewegung des Rades unter ein Schaltglied geführt wird, das in einem
Schlitzbogen des Aufzugsrades so weit verschwenkt wird, daß der Schalthebel freikommt
und über den Stift die Bürsten auf den Kommutator legt. Nach etwa einer Umdrehung
gelangt der Lappen wiederum unter den Schalthebel und schaltet durch Anheben desselben
den Motor ab. Bei dieser bekannten Anordnung ist es ferner notwendig, ein Sperrglied
in Gestalt eines Zahnsegments oder eines Einzelzahns vorzusehen, um zu verhindern,
daß das Ablaufglied unter Federspannung abläuft, wenn das Aufzugsrad z. B. infolge
erschöpfter Batterie nicht völlig bis zur mechanischen Abschaltung des Motors aufgezogen
wurde. Diese Konstruktion ist sehr aufwendig und demgemäß auch störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile eine vereinfachte billig herzustellende Schalteinrichtung zu schaffen,
die die gleichen Schaltaufgaben zuverlässig mit hoher Betriebssicherheit durchzuführen
gestattet.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schaltvorrichtung
der eingangs genannten Gattung durch die Vereinigung folgender Merkmale gelöst:
daß mit dem Ablaufrad ein an sich bekannter, auf einer Kreisbahn bewegter Mitnehmer
fest verbunden ist, der mit einem auf dem Aufzugsrad exzentrisch gelagerten Auslöser
formschlüssig zusammenwirkt, daß der Auslöser im Schaltbereich um einen begrenzten
Betrag relativ zum Aufzugsrad verschiebbar ist und daß der Auslöser mit einem das
Motorschaltglied steuernden Schaltelement derart fest verbunden ist, daß bei einer
Relativbewegung des Auslösers gegenüber dem Aufzugsrad das Schaltelement in die
Eingriffsstellung mit dem Motorschaltglied bzw. aus dieser heraus bewegt wird.
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Die exzentrische Lagerung des Auslösehebels macht die Anordnung eines
besonderen Sperrgliedes entbehrlich, das bei bekannten Anordnungen vorgesehen werden
mußte, um das Ablaufrad zu fixieren, wenn die Batterie den Ablaufvorgang nicht mehr
vollenden kann. Derartige Sperrmittel sind bei der Erfindung entbehrlich, weil auch
bei nur teilweise aufgezogenem Aufzugsrad das Ablaufrad den Motor mit Sicherheit
in der Einschaltstellung hält, so daß beim Einsetzen einer neuen Batterie der Aufzugsvorgang
mit Sicherheit vollendet wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist es weiter nicht erforderlich,
den Schwenkhebel an der Kante, an dem der Schaltstift anläuft, nach einer bestimmten
Kurve auszubilden, wie dies bei der bekannten Schaltvorrichtung der Fall ist. Allein
hierdurch ergibt sich konstruktiv eine wesentliche Vereinfachung, weil auf sehr
präzise gefertigte und montierte Teile verzichtet werden kann.
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Es ist zwar bereits eine Sperrvorrichtung mit exzentrischer Lagerung
eines Schaltgliedes mit einer Zwangsführung in Gestalt eines in eine Spiralnut eingreifenden
Stiftes bekannt, von dem die Steuerung
abgeleitet wird. Auf diese
Weise ist jedoch eine Kontaktsteuerung von Motoren praktisch nicht durchführbar,
denn infolge der langgezogenen spiraligen Schaltwege ergibt sich eine sehr lange
Schaltzeit, die bei einer Anwendung zum Abheben der Bürsten eines Elektromotors
einen starken Abbrand und eine starke Verschmutzung ergeben würde. Bei der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung ist demgegenüber eine plötzliche und definierte Schaltung gewährleistet.
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Konstruktiv kann die Erfindung in verschiedener Weise verwirklicht
werden. In jedem Fall ist es nur erforderlich, daß das Aufzugsrad Auslöser und Schaltelement
bewegungsschlüssig derart lagert, daß das vorstehend gekennzeichnete Zusammenspiel
zwischen Auslöser und Mitnehmer und Schaltelement und Motorschaltglied gewährleistet
ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der als
Stift ausgebildete Auslöser und das ebenfalls als Stift ausgebildete Schaltelement
auf einem Schwenkhebel befestigt, der am Aufzugsrad begrenzt drehbar gelagert ist.
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Dabei sind zweckmäßigerweise Aufzugsrad und Ablaufrad in herkömmlicher
Weise koaxial im Abstand zueinander und unabhängig voneinander drehbar angeordnet,
wobei die den Energiespeicher bildende Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist,
die die gemeinsame Achse umschließt und in das Aufzugsrad und das Ablaufrad eingehängt
ist.
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Statt dessen können jedoch zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens
Mitnehmer und Auslöser auch im radialen Abstand zueinander stehen. Hierbei können
Aufzugsrad und Ablaufrad ineinander konzentrisch gelagert sein, und das Schaltelement
kann um einen begrenzten Betrag in axialer Richtung verschiebbar sein, wobei der
Auslöser gegenüber dem Aufzugsrad in Abhängigkeit von der Bewegung des Schaltelementes
in Umfangsrichtung beweglich ist.
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Ferner ist es denkbar, die von Mitnehmer, Auslöser und Schaltelement
beschriebenen Kurvenbahnen abzuwickeln und die so linearisierte Kurve auf den Zylinderumfang
von Schalträdern zu legen, derart, daß die ursprünglich von der Kreisform abweichenden
Kurvenabschnitte mit Punkten unterschiedlicher radialer Erstreckung vom Krümmungsmittelpunkt
in Kurvenabschnitte transformiert werden, die seitlich abweichend auf unterschiedlicher
axialer Länge liegen.
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Zur Vereinfachung der Herstellung und Montage wird gemäß einer bevorzugten
Ausführung der Erfindung das Motorschaltglied von einem einstückigen, gekröpften
Hebel gebildet, der an einem Ende in den beiden das Aufzugsrad und das Ablaufrad
lagernden Platinen schwenkbar gelagert ist, ohne daß es einer zusätzlichen Welle
bedürfte. Der die Welle bildende abgekröpfte Hebelabschnitt ruht in einem Lagerloch
der einen Platine und ist mit seinem anderen Ende über einen Schlitz in ein weiteres
Lagerloch eingeführt, wobei die axiale Abstützung durch benachbart zu einem Führungsschlitz
liegende Abschnitte des abgekröpften Hebelabschnittes bewirkt wird.
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Dieser Hebel kann demgemäß auf einfachste Weise in seine Lagerung
durch Einführen in den Schlitz und Umschwenken um 90° eingesetzt werden, ohne daß
zusätzliche Sicherungselemente bekannter Art erforderlich wären.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Schalteinrichtung, F i g. 2 eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Schalteinrichtung,
in Richtung des Pfeiles PI betrachtet, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III
gemäß F i g. 1, F i g. 4 eine Funktionsskizze des Schaltablaufes. Zwischen den Platinen
1 und 2 sind das Aufzugsrad 3 und das Ablaufrad 4 auf einer Welle 5 unabhängig voneinander
drehbar gelagert. Auf die Welle 5 ist eine den Federspeicher bildende Schraubenfeder
6 aufgezogen und mit ihren Enden in dem Aufzugsrad 3 bzw. dem Ablaufrad
4 festgelegt.
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Auf dem Ablaufrad 3 ist exzentrisch ein doppelarmiger Schwenkhebel
7 mittels eines Drehzapfens 8 gelagert. Der Schwenkhebel 7 trägt ein Schaltelement
9 in Gestalt eines Stiftes, der mit einem Motorschaltglied 10 zusammenwirkt. Der
Schaltstift 9 ragt durch einen kreisbogenförmigen Schlitz 3 a des Aufzugsrades 3
und bestimmt durch Anschlag an den Endbegrenzungen des Schlitzes 3 a die beiden
Endstellungen des Schwenkhebels 7.
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Der Schwenkhebel 7 trägt an seinem, dem Schaltstift 9 entgegengesetzten
Ende einen Auslöser 11 in Gestalt eines sich parallel zur Welle 5 auf das Ablaufrad
4 hin erstreckenden Stiftes. Auf gleichem Radius bezüglich der Welle 5 wie der Auslösestift
11 ist ein Mitnehmer 12 an dem Ablaufrad 4 befestigt, der sich parallel zur Welle
5 auf das Aufzugsrad 3 hin erstreckt. Der Mitnehmer 12 weist eine solche radiale
Erstreckung auf, daß er ständig formschlüssig mit dem Auslösestift 11 in Eingriff
gelangen kann, unabhängig von der Schwenkstellung des Schwenkhebels 7 um seinen
Drehzapfen B.
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Der Mitnehmer 12 bewirkt, sobald er durch Federkraft 6 auf den Auslösestift
11 aufläuft, eine Schwenkung des Hebels 7 um den Drehzapfen 8 gemäß F i g. 2 im
Gegenuhrzeigersinn, so daß das Motorschaltglied 10 freigegeben wird und sich unter
Federspannung in Richtung des Pfeiles P, (F i g. 2 und 3) bewegen kann. Sobald das
Aufzugsrad 3, durch den Aufzugsmotor verursacht, eine knappe Umdrehung durchgeführt
hat, legt sich der Auslösestift 11 von hinten her an den Mitnehmer 12 an, so daß
der Schwenkhebel 7 in die Ausgangslage zurückgeschwenkt wird und dabei das Motorschaltglied
10 entgegen der Richtung des Pfeiles P, in die Ausschaltstellung des Motors zurückführt.
Der Schwenkhebel 7 kann am Aufzugsrad 3 derart gelagert sein, daß durch die Reibungskraft
eine ungewollte Bewegung des Hebels in eine andere Stellung vermieden wird. Es ist
jedoch auch möglich, diesen Schwenkhebel durch eine Feder in die Verriegelungsstellung
gemäß F i g. 1 vorzuspannen.
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Das als Zahnrad ausgebildete Ablaufrad 4 steht mit einem Zahnrad 13
im Eingriff, das mit einem Zahnrad 14 auf einer Welle zwischen den Platinen 1 und
2 gelagert ist und einen Teil des Räderwerkes der Uhr bildet.
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Das Motorschaltglied 10 wird von einem abgekröpften Teil eines einstückigen
Hebels 10a gebildet, der mit seinem nicht dargestellten Ende auf eine Schalteinrichtung
des Antriebsmotors, z. B. im Sinne einer Bürstenabhebung, einwirken kann.
An
einem Ende ist der Hebel 10a mit einem abgekröpften Abschnitt 10 b ausgestattet,
der als Welle dient. Das Ende 10c dieser Welle ruht in einer Bohrung der Platine
2. Im oberen Teil wird der Abschnitt 10 b mit einem verengten Abschnitt 10
d in einer Bohrung 15 der Platine 1 drehbar gelagert. In diese Bohrung 15
mündet ein von außen in die Platine eingeschnittener Schlitz 15 a, der die
Stärke des Bleches des Hebelabschnittes 10 b hat, so daß der Abschnitt 10 d durch
diesen Schlitz in das Loch 15 eingefügt werden kann, wenn der Hebel 10 a gemäß F
i g. 2 um 90° im Uhrzeigersinn geschwenkt ist. Da der Hebel 10a nur eine verhältnismäßig
geringe Schwenkwinkelbewegung durchzuführen hat, kann er bei dieser Schwenkbewegung
nicht aus der Lagerbohrung 15 herausfallen. Eine axiale Abstützung des Hebelabschnittes
10 b wird durch die benachbart zu dem Abschnitt 10d liegenden Abschnitte 10e und
10f bewirkt.
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Mit dem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden, als Schneckenrad
ausgebildeten Aufzugsrad 3 steht eine vom Aufzugsmotor angetriebene Schnecke 16
im Eingriff.
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Aus der Funktionsskizze gemäß F i g. 4 läßt sich der Bewegungsablauf
verfolgen. Die Erfindung basiert auf dem Zusammenspiel zweier Räder und einer Feder,
die sich in Wechselwirkung zueinander so verhalten, daß die an den Rädern angebrachten
Steuer-und Schaltglieder bei jeder Umdrehung um 360° entsprechend den Kurven
A bzw. B verlaufen. Der Schaltstift 9 und der Auslösestift 11 stehen
infolge ihrer starren Verbindung durch den Schwenkhebel 7 derart in direkter Abhängigkeit,
daß sie sich in ihrem Schwenkbereich so zueinander wie die Winkel ,#7: « und die
Radien R 4 : R 5 verhalten.
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Im ausgeschalteten Zustand des Antriebsmotors befinden sich Schaltstift
9 und Auslösestift 11 in der Stellung a. Der Schaltstift 9 hält dabei das Motorschaltglied
10 in Ausschaltstellung. Mittels der wirksamen Federkraft der Feder 6 läuft das
Ablaufrad 4 und treibt ein Laufwerk bekannter Art an. Trifft der am Ablaufrad 4
befestigte Mitnehmerlappen 12 in seiner Umlaufbahn um die Welle 5 auf den Auslösestift
11, der am Punkt a der Kurve A steht, so schwenkt er diesen um das
Kurvenstück a-b der Kurve A weiter, was dem Winkel ä entspricht. Infolge
der direkten Abhängigkeit zwischen Schaltstift 9 und Auslösestift 11 schwenkt sich
gleichzeitig der Schaltstift 9 aus der Stellung a nach der Stellung
b
des Kurvenstückes von Kurve B und gibt hierdurch das Motorschaltglied 10
frei, das seinerseits das Antriebsaggregat einschalten kann.
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Das Antriebsaggregat treibt nun in bekannter Weise das Aufzugsrad
3 um 360° weiter und spannt dadurch die Feder 6 um den abgelaufenen Betrag nach.
Bei dieser Drehung des Aufzugsrades zusammen mit Schaltstift und Auslösestift entstehen
die Kurven A und B, die sich aus F i g. 4 ergeben.