DE1299967B

DE1299967B - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE1299967B
Application number: DEE35037A
Authority: DE
Inventors: Hutchinson Desmond Ernest; Wilkinson Harry
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1966-10-26
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1969-07-24
Also published as: NL6714556A; US3449982A; SE341743B; BE705078A; JPS4521420B1; GB1206932A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, durch die eine Reihe von Schaltern in Abhängigkeit von der Abtriebsbewegung eines Getriebeausgangsgliedes gesteuert wird, wobei ein Drehmomentbegrenzungsschalter vorgesehen ist, der bei unzulässig hohem Gegenmoment in Tätigkeit tritt.
Bei derartigen Schaltvorrichtungen führt das Abtriebsglied häufig nur Winkelbewegungen von nicht mehr als 360° aus und der Antrieb erfolgt über einen schnellaufenden Elektromotor und ein Getriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis, dessen Abtriebsglied die Schalter betätigt. Hierdurch wird es möglich, durch Fernsteuerung Schalter in vorbestimmten Drehstellungen des Getriebeabtriebsgliedes sicher zu betätigen.
Das hohe Untersetzungsverhältnis des zwischengeschalteten Getriebes bedingt ein hohes Drehmoment des Getriebeabtriebsgliedes, selbst wenn die Leistung des schnellaufenden Antriebsmotors relativ gering ist. Um nun im Fall einer Überlastung eine Beschädigung der Getriebe oder des Antriebs zu vermeiden, ist bei einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Bauart die Anordnung derart genoffen, daß das Ausgangsglied eine Nockensteuerung aufweist, die über ein Nockenfolgeelement und über ein Betätigungsorgan mit einstellbaren Schaltfingern auf die Schalter einwirkt, und daß bei unzulässig hohem Gegenmoment am Abtriebsglied ein Sicherheitsbetätigungsorgan mit einstellbaren Schaltfingern auf die Drehmomentbegrenzungsschalter einwirkt.
Es sind zwar schon Schaltvorrichtungen für die Steuerung von Arbeitsvorgängen bekannt, bei denen eine Steuerwelle mit einem Schaltrad vorgesehen ist, daß bei jedem Antriebsvorgang durch einen Klinkenantrieb weitergedreht wird, wobei der Klinkenantrieb durch eine wahlweise von Hand oder selbsttätig zu bedienende Auslösevorrichtung mit dem Schaltrad in Eingriff gebracht werden kann. Diese Schaltvorrichtung arbeitet jedoch mit zahlreichen Klinkenschaltwerken und diese Anordnung ist damit sehr aufwendig.
Zweckmäßigerweise ist nach der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß die Schalterbetätigungsorgane um parallel zueinander verlaufende Achsen schwenkbar gelagert sind, die außerdem zu den in einer Reihe angeordneten Schaltern parallel sind. Dabei sind die Schaltfinger vorzugsweise als Einstellschrauben ausgebildet, wodurch eine bequeme und schnelle Justierung möglich wird.
Das Sicherheitsbetätigungsorgan wird zweckmäßigerweise von einer für den Handantrieb der Schaltvorrichtung vorgesehenen Welle gesteuert, die mit einer Schnecke in ein Schneckenrad eingreift, das ein Stützglied des Getriebes darstellt. Dieses Stützglied kann die federnd nach beiden Seiten abgestützte Welle beim Auftreten einer Überlast verschieben, wodurch das Sicherheitsbetätigungsorgan mitgenommen wird und die Sicherheitsschalter ausgelöst werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in einem Schnitt längs der Linie l-1 in F i g. 5; F i g. 2 zeigt in größerem Maßstab eine Einzelheit der Anordnung nach F i g. 1; F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig.1; F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.l; F i g. 5 zeigt die rechte Seite der Konstruktion nach F i g.1, wobei die stirnseitige Kappe abgenommen ist, um die darunter liegenden Teile erkennbar zu machen.
Die Betätigungsvorrichtung wird mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben, der einen Stator 2 umfaßt, welcher einen Läufer 4 umschließt, der auf einer Antriebswelle 6 für die Betätigungsvorrichtung angeordnet ist. Mit der Welle 6 ist ein Antriebsorgan 8 verbunden, das zylindrische Umfangsflächen 10 aufweist, welche exzentrisch zur Achse der Welle 6 angeordnet sind; ferner umfaßt das Antriebsorgan 8 ein Gegengewicht 12 zum Ausgleichen der exzentrischen Kraft, die durch die Drehung der Teile um die exzentrischen Flächen 10 hervorgerufen wird.
Ferner ist ein Doppelzahnrad 14 vorgesehen, das auf Kugellagern 16 gelagert ist, welche die exzentrischen Umfangsflächen 10 des Antriebsorgans 8 umschließen. Wenn sich der Läufer 4 des Motors dreht, rollt das Doppelzahnrad 14 auf einem normalerweise feststehenden Zahnkranz 18 ab, so daß ein Kraftabgabeorgan 20 unter Einschaltung einer Untersetzung angetrieben wird. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, daß sich der Zahnkranz 18 und das Kraftabgabeorgan 20 bezüglich der Zahl ihrer inneren Zähne 22 und 24 unterscheiden, die jeweils mit der zugehörigen Außenverzahnung des Doppelzahnrades 14 kämmen. Die Anordnung nach F i g. 1 liefert ein hohes Untersetzungsverhältnis, da sich :die Zahl der Zähne 22 nur wenig von der Zahl der Zähne 24 unterscheidet. Das Untersetzungsverhältnis kann z. B. 1500: 1 betragen.
Die Betätigungsvorrichtung ist dazu bestimmt, eine Drehbewegung von bis zu 90° auf eine Abtriebswelle 26 zu übertragen, die fest in das Kraftabgabeorgan 20 eingebaut ist. Die insgesamt mögliche Bewegung der Kraftabgabewelle 26 kann jedoch mehr oder weniger als 90° betragen. Die hier gezeigte Anordnung dient dazu, ein Klappenventil oder einen anderen Mechanismus anzutreiben, bei dem eine Drehbewegung von bis zu 90° erforderlich ist.
Der Zahnkranz 18 wird gemäß F i g. 3 normalerweise dadurch in seiner Lage gehalten, daß er mit einer Schnecke 28 zusammenarbeitet; zu diesem Zweck sind .geeignete Zähne 30 an der Außenfläche des Zahnkranzes 18 ausgebildet. Die Schnecke 28 ermöglicht es auch, die Kraftabgabewelle 26 der Betätigungsvorrichtung mit der Hand anzutreiben; zu diesem Zweck ist mit der Schneckenwelle 28 A eine Handkurbel 32 verbunden. Während einer solchen Handbetätigung wird die Motorwelle 6 nicht bewegt.
Eine optische Anzeige der Stellung des Kraftabgabeorgans wird gemäß F i g. 1 durch eine mit Markierungen versehene Scheibe 34 ermöglicht, die von einer Skala 36 umgeben ist. Die Scheibe 34 wird durch eine Welle 38 angetrieben, die sich durch eine Bohrung der Antriebswelle 6 erstreckt und an einem zentralen Bauteil 40 befestigt ist, welches in das Kraftabgabeorgan 20 eingebaut ist. Ein steifes Drahtstück 42 erstreckt sich gemäß F i g. 2 über die Oberseite des Bauteils 40, und die Enden dieses Drahtstücks liegen in hier nicht gezeigten Einkerbungen eines in der Umfangsrichtung verlaufenden Flansches 44 des Bauteils 40. Beim Zusammenbau der Teile wird die Welle 38 in ihre Einbaulage gedrückt, wobei der untere Endabschnitt 46 dieser Welle den Draht 42 zur Seite drückt, der schließlich federnd in eine Aussparung 48 der Welle eingreift, um die Welle in ihrer Lage zu halten. Der Draht 42 stützt sich fest an der ebenen Bodenfläche der Aussparung 48 ab, so daß die erforderliche Antriebskraft von dem Bauteil 40 auf die Welle 38 übertragen wird.
Die in F i g. 5 gezeigten Stellungsschalter 50 werden durch einen Mechanismus gesteuert, der eine Bewegungsabnahmestange 52 umfaßt, welche sich mit einem Ende am Boden einer kreisrunden Nut 54 abstützt, die exzentrisch in der Umfangsfläche des Kraftabgabeorgans 20 ausgebildet ist; mit anderen Worten, der Boden der Nut, an dem die Stange 52 angreift, erstreckt sich längs einer gegenüber dem Kraftabgabeorgan exzentrischen kreisrunden Bahn, wie es am deutlichsten aus F i g. 4 hervorgeht. Der Bewegungsbereich des durch diese exzentrische Nut gebildeten Nockens ist so gewählt, daß bei allen Stellungen des Kraftabgabeorgans ein maximales Ansprechen gewährleistet ist. Zu diesem Zweck erstreckt sich der erwähnte Bereich über einen Winkel, der gemäß F i g. 4 durch einen zur Symmetrieachse 56 rechtwinkligen Durchmesser halbiert wird. Eine Grenzstellung des Kraftabgabeorgans gegenüber der Stange 52 ist in F i g. 4 wiedergegeben; bei der anderen Grenzstellung hat sich das Kraftabgabeorgan im Uhrzeigersinn um 90° gedreht. F i g. 4 zeigt die äußersten Stellungen eines Keils 58, durch den die Antriebskraft von dem Kraftabgabeorgan 20 auf die Abtriebswelle 26 übertragen wird.
Gemäß F i g. 1 ragt die als Bewegungsabnahmeorgan wirkende Stange 52 aus dem Gehäuse 60 der Betätigungsvorrichtung heraus, und sie arbeitet mit dem unteren Ende eines Fingers 62 zusammen, der sich von einer schwenkbaren Platte 64 aus in Richtung auf die Stange 52 erstreckt. Die Platte 64 ist auf einem Stift 66 gelagert, der durch nach oben abgewinkelte Flansche 68 an den Enden der schwenkbaren Platte ragt. Der Stift oder Lagerbolzen 66 wird durch seitliche Platten 67 unterstützt. Wenn die Stange 52 durch die exzentrische Ringnut 54 nach außen bewegt wird, wird die Platte 64 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, und beim Erreichen der Grenzstellung des Kraftabgabeorgans, d. h. nach einer Drehung um 90°, wird einer der Stellungsschalter 50 durch eine in die schwenkbare Platte eingebaute verstellbare Schraube 70 geöffnet, die gegenüber der schwenkbaren Platte verstellbar ist, mit Hilfe einer Gegenmutter 72 gesichert werden kann und den betreffenden Schalter über einen Schaltarm 71 betätigt. Während der Bewegung des Kraftabgabeorgans in der entgegengesetzten Richtung öffnet die andere einstellbare Schraube den zweiten Schalter 50 am Ende der Drehung um 90°. Mit anderen Worten, der eine Schalter ist so angeschlossen, daß er normalerweise offen ist, während der andere Schalter normalerweise geschlossen ist. Die Verstellbarkeit der Betätigungsschrauben ermöglicht es, die Anordnung so einzustellen, daß die Schalter genau an den Enden des gewünschten Drehbereichs von 90° oder alternativ an den Enden eines kleineren Winkelbereichs betätigt werden.
Die Kraftübertragungsstange 52 wird durch die in den Schaltern 50 vorgesehenen Federn gegen den Boden der Nut 54 gedrückt.
Ferner umfaßt die Betätigungsvorrichtung zwei Drehmomentbegrenzungsschalter 74, die in Abhängigkeit von einer axialen Bewegung der Schnecke 28 entgegen der Wirkung einer Zentrierfederanordnung 76 (F i g. 3) betätigt werden. Die Schneckenwelle 28 A besitzt einen Abschnitt 28 B von kleinerem Durchmesser, der von zwei Ringen 28 C umgeben ist, zwischen denen eine Feder angeordnet ist, die sich aus mehreren zu einem Stapel vereinigten Belville- oder Tellerfedern 28 D zusammensetzt. Jeder der Ringe 28 C stützt sich mit seiner Umfangsfläche an einer Schulter im Gehäuse der Betätigungsvorrichtung ab, während er mit seiner inneren Umfangsfläche an einer Schulter der Schneckenwelle anliegt; die zuletzt erwähnte Schulter an der Schneckenwelle ist in der Praxis an einer kurzen Buchse 28 E ausgebildet, die den dünneren Abschnitt 28 B der Schneckenwelle umschließt. Bei dieser Anordnung wird der Bewegung der Schneckenwelle in der einen oder anderen Richtung ein Widerstand durch .die Tellerfedern entgegengesetzt, die so vorgespannt sein können, daß keine Bewegung stattfindet, bis die auf die Schneckenwelle wirkende axiale Kraft bis zu einem gewünschten Grenzwert zugenommen hat, bei dem der Motor durch einen der Drehmomentbegrenzungsschalter stillgesetzt wird. Diese axiale Kraft steht in einer direkten Beziehung zum Ausgangsdrehmoment der Betätigungsvorrichtung. Mit anderen Worten, der Drehbewegung des ringförmigen Bauteils 18 wird durch die Schneckenwelle ein Widerstand entgegengesetzt, bis das Drehmoment bis auf den Grenzwert zugenommen hat, woraufhin sich die Schneckenwelle in axialer Richtung bewegt, um je nach der Drehrichtung einen der beiden Drehmomentbegrenzungsschalter zu betätigen.
Die axiale Bewegung der Schneckenwelle bewirkt eine Schwenkbewegung eines Drehmomentregelhebels 78, der einen Stift 80 trägt, welcher in eine Ringnut 82 der Schneckenwelle 28 A eingreift, wobei der Hebel 78 an einer zweiten schwenkbaren Platte 84 ausgebildet ist, die auf der Lagerachse 66 drehbar gelagert ist. Die schwenkbare Platte 84 trägt zwei verstellbare Schrauben 86, die mit den Schaltarmen von Schaltern 74 zusammenarbeiten, wobei diese Schaltarme den Schaltarmen 71 der Schalter 50 ähneln.
Wenn der Benutzer der Vorrichtung z. B. vier Stellungsschalter und keine Drehmomentbegrenzungsschalter benötigt, können die Schrauben 86 aus der schwenkbaren Platte 84 entfernt und in Gewindebohrungen 88 der ersten schwenkbaren Platte 64 eingeschraubt werden, so daß sie die gleichen Schaltarme der Schalter 74 betätigen können. Wenn ein fünfter Stellungsschalter benötigt wird, kann man eine weitere Schraube in eine Gewindebohrung 90 einschrauben, so daß ein weiterer Schalter 92 betätigt werden kann.
Eine weitere Anzeige der Stellung des Kraftabgabeorgans, die z. B. zum Zweck der Fernsteuerung benutzt werden kann, kann mit Hilfe eines weiteren Fingerabschnitts 94 erzielt werden, der gemäß F i g. 1 gegenüber der ersten schwenkbaren Platte 64 nach außen ragt. Dieser Fingerabschnitt 94 kann dazu dienen, eine Stange 96 zu betätigen, die z. B. mit einem elektrischen Potentiometer verbunden sein kann; die Stange 96 wird durch eine Feder gegen den Fingerabschnitt 94 gedrückt. Man kann ein Potentiometer oder eine andere kontinuierlich verstellbare elektrische Vorrichtung verwenden, um an einer entfernten Stelle die Stellung des Kraftabgabeorgans der Betätigungsvorrichtung anzuzeigen, oder um weitere Stellungsschalter zu steuern. Die Schalter 50, 74 und 92 sind über Klemmenträger 98 mit einer Steuerschaltung verbunden.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltvorrichtung, durch die eine Reihe von Schaltern in Abhängigkeit von der Abtriebsbewegung eines Getriebeausgangsgliedes gesteuert wird, wobei ein Drehmomentbegrenzungsschalter vorgesehen ist, der bei unzulässig hohem Gegenmoment in Tätigkeit tritt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Ausgangsglied (20) eine Nockensteuerung aufweist, die über ein Nockenfolgeelement (52) und über ein Betätigungsorgan (64) mit einstellbaren Schaltfingern (70) auf die Schalter (50; 92) einwirkt, und daß bei unzulässig hohem Gegenmoment am Abtriebsglied ein Sicherheitsbetätigungsorgan (84) mit einstellbaren Schaltfingern (86) auf die Drehmomentenbegrenzungsschalter (74) einwirkt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterbetätigungsorgane (64 und 84) um parallel zueinander verlaufende Achsen schwenkbar gelagert sind, die außerdem zu den in einer Reihe angeordneten Schaltern (50, 92, 74) parallel sind.
3. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfinger als Einstellschrauben (70 bzw. 86) ausgebildet sind.
4. Schaltvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsbetätigungsorgan (84) von einer für den Handantrieb der Schaltvorrichtung vorgesehenen Welle (28 A) gesteuert wird, die mit einer Schnecke (28) in ein Schneckenrad (18) eingreift, das ein Stützglied des Getriebes darstellt.