DE1615627A1

DE1615627A1 - Zeitrelais mit Synchronmotor

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Publication number: DE1615627A1
Application number: DE19671615627
Authority: DE
Original assignee: ARNOUX ANDRE
Current assignee: ARNOUX ANDRE
Priority date: 1966-07-27
Filing date: 1967-07-26
Publication date: 1970-07-30
Also published as: US3454909A; FR1517740A; DE1615627C3; DE6606423U; DE1615627B2; GB1186219A

Description

Dipl.-Ing. Ε«β·» Prinz

Or. Gertiud Heuser DIpI-In₉. Gottfried Leber 1615627

Patentanwälte y

MOO MUnchtn-P«!ng / JC f.,»r?QR7

unser Zeichen; A 1585

Andre* AEIK)TJX, 190, rue Championnet, Paris/Prankreich Zeitrelais mit Synchronmotor.

Sie Erfindung betrifft ein Zeitrelais fur industrielle Zeitschaltwerke, welches elektrische Umschaltvorgange gemass einem vorbestimmten Programm vornehmen kann, welches in weiten Grenzen nach Wunsch der Benutzer verändert werden kann.

Es sind bereits zahlreiche Typen von Zeitrelais fur industrielle Zwecke bekannt. Eines dieser Heiais ist mit einem Synchronmotor versehen, welcher eine Nockenwelle über ein Untersetzungsgetriebe und eine elektromagnetische Kupplung antreibt. Die Nockenwelle betätigt einen elektrischen Kontakt. Die Zeitverzögerung kann durch Veränderung der Ausgangswinkelstellung der Nockenwelle eingestellt werden.

Eb sind auch Zeitrelais mit automatischer Wiederherstellung der B*tri«bebereitsoh«ft bekannt, bei welchen die

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Nockenwelle eine Feder antreibt, welche wahrend der Dauer der Zeitverzögerung gespannt wird· Am Ende derselben wird die Nockenwelle von dem Synchronmotor abgekuppelt, und die Spiralfeder bringt die Nockenwelle durch eine iegensinnige Drehung wieder in ihre Ausgangsstellung zurück.

Bei diesen bekannten Systemen tritt eine besondere Aufgabe durch das Untersetzungsgetriebe auf, welches sechs aufeinanderfolgende Zahnrader und bisweilen noch mehr aufweisen kann. Derartige Untersetzungsgetriebe sind nämlich sperrig und teuer und erzeugen erhebliche Reibungen. Eine andere Aufgabe besteht in der Ausfuhrung der elektromagnetischen Kupplung·

Es sind ferner Zeitrelais mit Synchronmotor bekannt, bei welchen ein Differential zwischen dem Synchronmotor und der Nockenwelle angeordnet ist und zur Übertragung der Bewegung dient. Bei diesen Ausfuhrungen ist einer der Ausfange des Differentials mit einer elektromagnetischen Bremse tersehen, welche die Blockierung oder die Freigabe des entsprechenden Ausgangs steuert, wodurch die Kupplung der zuerst er-} wähnten Ausfuhrungen ersetzt wird. Diese Beiais besitzen jedoch die gleichen Nachteile wie die vorhergehenden hinsichtlich des Untersetzungsgetriebes·

Eine andere Schwierigkeit be steht in der finstellung der Verzogerungszeit· Im allgemeinen ist ein Aftschlaf vorgesehen, welcher mit Reibung an einem festen Teil, angebracht ist, und auf welchen der Nocken im Augenblick der Wiederherstellung der Verzögerung stosst. Wenn die Reibung zu gross ist, wird die Einstellung des Anschlage schwierig. In din entgegengesetzten fall wird der Anschlag bei dem Auftreff·*

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verschoben» wodurch die Verzögerungszeit verstellt wird.

Um ferner eine genügende Genauigkeit mittels eines vor einem Zifferblatt spielenden Zeigers zu erhalten, muss eine Stirnfläche vorgesehen werden, welche einen bedeutenden Platzbedarf hat.

Bei den bekannten Vorrichtungen muss ferner die unterbrechung des Motors durch einen zweiten Kontakt erfolgen, welcher nach dem Nutzkontakt ausgelost wird. Die Einstellung der Staffelung dieser beiden Kontakte ist heikel, und bei einer Verstellung kann die mechanische Blockierung der langsam laufenden Welle eine mechanische'Zerstörung der Vorrichtung zur Folge haben.

Bas erfindungsgemässe Zeitrelais bezweckt, den obigen Nachteilen und Beschrankungen abzuhelfen.

Das erfindungsgemässe Zeitrelais fur industrielle Zeitschaltwerke mit einem Synchronmotor, welcher über ein Untersetzungsgetriebe eine Nockenwelle antreibt, welche in einer bestimmten Winkelstellung des Nockens einen elektrischen Kontakt steuert, wobei ferner ein zwischen dem Motor und der Nockenwelle angeordnetes Differential und eine Vorrichtung vorgesehen sind, welche die Blockierung und hierauf die Freilabe eines der Ausgange des Differentials bewirkt, was den Beginn der Zeitverzögerung bzw. die Rückführung der Anordnung auf null bewirkt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Differential ein ebenes Epizykloidengetriebe ist, welches einen die Bewegung von dem Synchronmotor empfangenden Umlaufraderhalter, ein erstes Sonnenrad, welches mit einer Elektrpbremse kombiniert ist, welche seine Drehung steuert, und ein zweites die

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Nockenwelle antreibendes Sonnenrad aufweist.

Bei dieser Ausführung spielt also das Differential ausser seiner früheren Rolle noch die wesentliche Rolle eines Untersetzungsgetriebes, was die Verwendung von Untersetzungsmechanismen mit zahlreichen Zahnradern überflüssig macht, da der gewählte Typ des Differentials und seine Anordnung die Erzielung eines sehr grossen Übersetzungsverhältnisses gestatten. Ausserdem ersetzt die llektrobremse die heiklen und kostspieligen elektromagnetischen Kupplungen.

Das Differential enthält vorzugsweise einen Zahnkranz, welcher wenigstens zwei drehfest miteinander verbundene Umlaufrader tragt, von denen das eine mit einem von der Nockenwelle getragenen Sonnenrad und das andere mit einem zweiten Son&enrad in Eingriff steht, dessen Welle eine der Elektrobremse angehörende Bremsscheibe tragt.

G-emäss einer vorteilhaften Anordnung sind die beiden Somaearader des Differentials gleichachsig, und die ElekteOforemse enthalt einen Elektromagneten und eine magnetische ^@asa)©fe,©ilb@g welche axial längs der gemeinsamen Achse eier- BQjMiQm^wS-QS gleitend Terechieblich ist und unter der WirfcsBg "7©a ieg¹ ,fiüasislrasg des Elektromagneten entgegenwirkenden TFeäs^n srfeeli"^ tf©1ss± öiose tinärehbare Bremsscheibe einen Kranz "τοπ ¥©l£sigiia&®iä, ^sEßt vmß, ma&rehfesr zwischen öem Elektro-JESOMQ¹OQa waä s±bbs iaioysife® asge<3^iB©'& ist, welche fest mit ö'X^QaißQa äos Isiäes SQjaasus&ss? 'wes'hmßäen is1j_s welches von

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Lage der gleitenden Scheibe eine Verzögerung bei Erregung bzw. bei Entregung des Elektromagneten hergestellt werden·

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird

der Steuernocken durch eine Trommel gebildet, welche einen Zeitnocken und einen Stift tragt, welcher einen Schwenkhebel betätigt, welcher nacheinander bei seiner Betätigung durch den Stift auf den Druckknopf eines Schalters drückt und die Blockierung der Welle des Synchronmotors durch Reibung bewirkt·

Sie Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert·

Fig· 1 ist eine sehr schematische Ansicht der wesentlichen Teile eines erfindungsgemassen Relais.

Pig. 2 ist eine Seitenansicht einer industriellen Ausführung des Relais mit teilweise geschnittenem Sockel.

Fig. 3 ist ein Axialschnitt der Elektrobremse, des Differentials und der Torrichtung zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft in grossem Haßstab.

Fig. 4 ist eine längs der Linie IV-IV der Fig. 2 geschnittene vereinfachte Ansicht.

Fig. 5 ist eine Draufsicht des längs der Linie V-V der Fig. 2 geschnittenen oberen Abschnitts des Relais bei entfernter Haube. -

Fig. 6 ist eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht bei aufgesetzter Haube.

Fig. 7 ist eine der Fig. 3 entsprechende geschnittene Teilansicht einer anderen Einbauart·

Fig. 8 ist ein vereinfachtes Schema eines Relais mit Veränderung des Übersetzungsverhältnisses und einem gleitenden Sonnenrad.

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Fig. 9 ist ein ähnliches Schema eines Relais mit umkehrbar angebrachten Umlaufradern.

Fig. 10 und 11 sind schematische Ansichten anderer Ausführungen der Vorrichtung zur Bremsung des Motors.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung weist das Zeitrelais mit automatischer Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft im wesentlichen einen Synchronmotor 1 (oder einen in gleicher Weise arbeitenden Motor) auf, welcher ein Differential 2 antreibt, welches die Aufgabe eines Untersetzungsgetriebes erfüllt. Auf einen der Ausgänge des Differentials 2 wirkt eine Blockierungselektrobremse 3 zur Auslosung der Verzögerungszeit. Der andere Ausgang wird durch eine Nockenwelle 4 gebildet. Die Welle 4 trägt einen Nocken 5, welcher entsprechend seiner Winkelstellung einen Hebel 6 betätigen kann, welcher zwei Aufgaben erfüllt. In der Arbeitsstellung bewirkt der Hebel 6 die Blockierung des Motors 1 und die Betätigung eines Schalters 7 oder eines anderen vorzugsweise mit Momentschaltung arbeitenden Kontakts.

Eine Ruckholfeder 3 sucht den Nocken 5 gegen einen weiter unten beschriebenen, einer mit 9 bezeichneten Vorrichtung angehörenden regelbaren Anschlag zurückzuziehen.

Die genauere Ausbildung des Relais, dessen wesentliche Teile oben beschrieben wurden, ist folgende :

Der Synchronmotor 1 kann ein Reluktanzmotor (Unsymmetrie in dem Eisen des Kurzschlussläufers eines Asynchronmotors) oder vorzugsweise ein Motor mit Dauermagnet, z.B. aus Ferrit, sein. Dieser Motor wird zweckmassig zur Vereinfachung der elektrischen Steuerung mit Einphasenstrom gespeist

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( Stromkreis 101), Die Wahl der Brehrichtung kann dann durch, ein mechanisches System mit eimer elastischen Lamelle, welche eine Euckdrehung verhindert^ oder vorzugsweise durch ein elektrisches Phasenschiebersystem toestimmt werden, welches 2»Β«, einen Kondensator oder vorzugsweise einen üfoasenschieberring enth&Lt. Bei einem derartigen System erreicht der Motor die Synchrongeschwindigkeit in dem gewünschten Sinn am schnellsten.

Ferner kann die Ausgangswelle 11 des Motors blockiert werden? ohne dass hierdurch eine Sbermassige Erwärmung entsteht.!©ispielshaTber sei angegeben, dass der Verbrauch des Motors um weniger als 10$ zunimmt, wenn seine ¥elle 11 blockiert wird₉ wobei der normal·© Verbrauch einige VA betragt.

Bie Welle 11 des Motors 1 tragt ein Zannrad 12, wel@lies fe@r ein, Hilfezahnrafi IJ den Zatatoang 14 des als Un-

a^beit@M@a Bifferefitisl-s 2 a&tr&jbbt« Bas

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mittleren Kern 24 und einer ringförmigen Spule 25 gebildet wird, deren Erregung durch einen Steuerkreis 102 erfolgt.

Das andere Zahnrad 18 steht mit einem von der Nockenwelle 4 getragenen zweiten Sonnenrad 26 in Eingriff.

Das Untersetzungegetriebe 2 ist somit ein ebenes Epizykloidengetriebe, auch Pecqueurgetriebe genannt , mit äuseerer Terzahnung, welches eine grosse Untersetzung (in der Grossenordnung von 1000 oder mehr) mit einer geringen Zahl von Zahnrädern herstellt.

Wenn ru« - n^g - xl.« - ngg die Zahne zahl en der Zahnräder 17, 18, 19, 26 genannt werden, ist das Übersetzungsverhältnis W₄/W₁₄ zwischen der Drehzahl der Nockenwelle 4 und der Drehzahl des Kranzes 14 bei Blockierung der das zweite Sonnenrad 19 tragenden Welle 21 durch die Bremse 3 folgendes :

■ 1 -

14 H17 σ η»«·

Das Untersetzungsverhältnis ist umso grosser, je näher der zweite Ausdruck der Einheit kommt. Wenn die Zahnrad er 17 umd 26 die gleiche Zähnezahl η und die Zahnräder 18 und 19

zShne haben, erhalt man :

Wie Esel aiefetg ist es sweekmSssig, ρ « 1 und η

a Saa

Solo Si© MkmsQ&eT 17 uM 26 die gleiche

osI flas IsJüiSisS 13 ©iaes Sa&ij, !sehr (a + l)

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betragt das Übersetzungsverhältnis l/n , d.h. z.B. 1/2500 mit η = 50 Zahnen, was einem erheblichen Unter settings verhältnis trotz der Benutzung sehr einfacher mechanischer Mittel entspricht,

Unter diesen Bedingungen fuhrt mit einem z.B. mit 250 U/m laufenden Motor und einer durch die Zahnrader 12* und 13 erzeugten Untersetzung von 1/12 die fest mit dem Sonnenrad 26 verbundene Nutzwelle 4 eine Umdrehung in etwa zwei Stunden aus. Sin derartiges Untersetzungsverhältnis konnte sonst nur mit einer ubermässigen Zahl von Zahnradern erhalten werden.

Die Feder 8 ist z.B. eine Schraubenfeder, deren' eines Ende an dem Hocken 5 und deren anderes Ende an einer Scheibe 28 befestigt ist, durch welche frei die Welle 4 tritt, und deren Winkelstellung mittels einer in einen Halter 31 eingeschraubten, am Umfang angeordneten Klemmschraube 29 festgelegt werden kann·

Die Scheibe 28 tragt einen Anschlag 32. Der

Nocken 5 trägt seinerseits einen Stift 33, welchen die Feder 8 gegen den Anschlag 32 durch Verdrehung dieses Nockens zu bringen sucht.

Das schematisch durch die Schraube 29 dargestellte System zur Einstellung der Winkelstellung gestattet, um nahezu 360° den Winkel zu verandern, welchen der Nocken 5 von seiner der gegenseitigen Berührung der Seile 32, 33 entsprechenden ursprunglichen Anschlagsstellung bis zu der für die Betätigung des Hebels 6 vorgesehenen Stellung durchlaufen muss. Dieser Winkel bestimmt die Dauer der Verzögerung.

Der Nocken 5 kann eine Teilung zur Ablesung der

mittels des Anschlags 32 eingestellten Zeit aufweisen.

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Der Hebel 6 ist in Bezug auf den Kleinschalter 7 (dessen Betätigungsfinger bei 34 dargestellt ist) und die Motorwelle 11 so ausgebildet, dass seine Verschwenkung in Richtung des Pfeils K durch den Nocken 5 zunächst durch den Arm 35 die Umschaltung des Kleinschalters 7 durch Drücken a.uf den Betätigungsfinger 34 bewirkt. Hierauf bewirkt der Hebel 6 durch seinen Arm 36 die Blockierung des Motors 1 durch Druck dieses Arms 36 auf die Motorwelle 11.

Der Kleinschalter 7 weist die an sich bekannte Bauart mit Momentschaltung auf. Gegebenenfalls enthalt das Relais mehrere ähnliche Kleinschalter, welche in der Drehrichtung gegeneinander versetzt sind und nacheinander von dem Hebel 6 betätigt werden sollen.

Das Beiais arbeitet folgendermassen :

Die Scheibe 28 wird auf die der gewnschten Verzögerung entsprechende Winkelstellung eingestellt und hierauf in dieser Stellung durch die Schraube 29 festgezogen. Wenn der Motor 1 standig lauft, erfolgt der Beginn der Verzögerung durch Blockierung der fest mit dem Sonnenrad 19 verbundenen Welle 21. Zur Vornahme dieser Blockierung genügt es, den Elektromagneten 23 durch ein in die Leiter 102 geschicktes Steuersignal zu erregen.

Die Scheibe 22 legt sich dann gegen den Kern 24 und das Joch des Elektromagneten 23* wodurch die Drehung des Sonnenrade sfL 9 verhindert wird.

Zur Inbetriebsetzung der Verzögerung können

natürlich auch der Motor 1 und der Elektromagnet 23 gleichzeitig gespeist werden.

Während der langsamen Drehung der Welle 4 wird

die Feder 8 gespannt.

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Zu dem forgesehenen Zeitpunkt betätigt der Nocken 5 d&n Hebel 6, welcher auf den Finger 34 drückt. Hierauf blokkiert der Arm 36 die Welle 11 des Motors 1. Da der Motor ein geringes Drehmoment hat, kann die Blockierung leicht erhalten werden* Hierdurch wird die übertragung eines bedeutenden Moments auf das Differential bei Blockierung seines Auegangs vermieden, wobei ferner verhindert wird, dass die Welle 11 des Motors 1 um ihre Blockieruagsstellung schwingen kann, was eine vorzeitige Abnutzung der Zahnrader zur Folge haben kann. Das Moment eines Synchronmotors ist nemlich sowohl in Funktion des Winkels als auch zeitlich pulsierend.

Wenn das Schaltwerk sein Arbeitsspiel beendet hat, und wieder betriebsbereit gemacht werden soll, genügt es, die Erregung des Blockiertmgselektromagneten 23 zu unterbrechen. Das Differential 2 gestattet nämlich der Rückholfeder 8, die Scheibe 22 12® ©ines. Bra©&t@±! ©iiaer Umdrehung au verdrehen, ohne dass der Uialauf tr&gesteamg .14 g©i®ffislsmlg-di© Drehung ausfuhren muss» welche er Y@rlaer wI&roM Ser Yerseigeripg aus» gefuhrt hat.

Die «rfindiragsgei&Esse Kombination eiaes Spizykloidendiffereatials mit eimer auf eine AusgsagSHsll© elossslben wirkenden -elefetroasgaetiscliea fe©^s© bietet so u_oa_ö &®ά teil eines bef^@asrfe@a Elatsteiarfs, ©±ser Zfi^l i.©r - B@st©siät@£l© vmß, @im©s teaftig®a Auftems Im. zu €©a toekaantea J@sg%©&tw&g<5M ait siata mit Sökasllisrm wzä ©ia©? tslsistsOsagaetiseMea feppliaag ©ja &®s

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Ί b Ί b b L I - 12 -

welche nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 6 beschrieben ist, sind die Teile, welche die gleiche Punktion wie in der vereinfachten Ausfuhrung der Fig. 1 ausüben, Bit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet·

Bei dieser Ausfuhrung ist der Mechanismus des Relais zwischen zwei durch parallele Streben 53 verbundenen Flanschen 51, 52 angeordnet. Der Flansch 51 tragt den Synchronmotor 1 und der Flansch 52 den Schalter 7. Diese Anordnung ist zwischen den vier WinkeleisenstSndern 55 eines Isoliersockels 56 angeordnet, durch welchen Anschlussfahnen 57 treten. Der Sockel 56 und die Fahnen 57 besitzen Abmessungen und Stellungen, welche denen homologer Teile anderer bekannter steckbarer Relais entsprechen, so dass das Zeitrelais auswechselbar auf eine Tafel aufgesteckt werden kann.

Das zur Untersetzung dienende Differential 2, die Elektrobremse 3, der Nocken 5 und seine Zubehörteile sind axial auf die dem Sockel 56 abgewandte Achse A-A ausgerichtet, wobei die Achse A-A der Flucht der Ausgangswellen 4 und 21 der Fig. 1 entspricht. Die Achse A-A wird durch eine Welle 61 verwirklicht, welche einen in dem Flansch 52 gelagerten Zapfen 62 und einen Zapfen 63 aufweist, welcher in einem Lager 64 des Kerns 24 dee Elektromagneten 23 gelagert ist, welcher an dem Flansch 51 (Fig. 3) befestigt ist.

Der Zusammenbau erfolgt folgendermassen : Auf die Welle 61 wird eine Hohlwelle 21 aufge^ schoben, welche ein Walzlager 66 zur Lagerung des Kranzes 14 tragt. Die Vmlauf>*r£äerwelle 15 desselben ist mit einem Ring 16 versehen, welcher durch einen Sprengring 68 gehalten wird,

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und mit welchem die Umlaufräder 17 Und 13 verkeilt sind. Das Sonnenrad 19 ist feet ait der Hohlwelle 21 verbunden. Das Sonnenrad 26 ist seinerseits auf einer zweiten die Hohlwelle 22 umgebenden Hohlwelle 4 befestigt.

Die Welle 4- ist fest mit dent Nocken 5 verbunden, welcher hier durch eine !trommel 50 gebildet wird* Das Betätigungsglied des Arms 35 des Hebele 6 wird durch einen ausserhalb der Trommel liegenden Zapfen 69 gebildet·

Der zylindrische Hand 71 der Trommel 50 trägt eine z.B. in Sekunden geteilte Teilung 72 (Pig. 2 ), welche der Bauer der Verzögerung entspricht (z.B. Ö bis 60 Sekunden). Auf der Endfläche des Heiais ist ein Zeiger 70 (Fig* 5) zur Anzeige der eingestellten Yerzögerungsdauer vorgesehen«

Die Vorrichtung zur linsteilung der Verzögerung weist, wie in Fig. 1, eine Scheibe 28 auf, welche an der Welle 61 befestigt ist« Der einstellbare Ausgangsanlarschlag 32 der Scheibe 28 wird hier durch einen radialen Finger gebildet (Pig* 4).

Der Anschlag 33 des Nockens 5 wird durch einen Stift gebildet, welcher auch zum Anhangen der Feder 8 zur automatischen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft dient, welche hier durch eine Spiralfeder gebildet wird, deren anderes Bx&e an einen Zapfen 73 angehängt; ist.

_@ Zur Einstellung der Winkelstellung des Anschlags 32 ist ein auf der Welle 61 befestigtes Zahnrad 74 vorgesehen, welches durch eine Schnecke 75 verdreht werden kann, welche in einem Bügel 76 des Flansche £>2 gelagert und fest mit einem drehbaren Stab 77 verbunden ist, welcher in eine Nut 78 zur Einfuhrung einer Schraubenzieherklinge ausläuft.

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Die Ausrüstung der Elektrobremse 3 ißt An der Hohlwelle 21 ist eine Schell)« 81 befestigt, deren eine Seite Sg einen Kranz 83 »it WolfBzähnen tragt«

Sie Blockierungsscheibe 22 aüa einem magnetischen Metall sit gleichem Durchmesser wie die Scheibe 81 1st gleitend auf der Welle 61 angebracht und wird bei ihrer Translationsbewegung durch zu der Achse A-A parallele Stabe 84 geführt, welche lit einem genuteten Pussteil 85 versehen und in Bohrungen 86 eines den Elektromagneten 23 umgebenden Bundes eingepresst sind* Me Stabe 84 treten durch die Scheibe 22 in Bohrungen 100»

Sine Flache 88 der Scheibe 22 tragt einen deia Kranz 85 entsprechenden Kranz mit Wolfs zahnen 89, Sei dem betrachteten Beispiel ist die Anordnung so getroffen» dais die Bremse gegen die Welle 21 gedruckt wird» wenn die Wicklung 25 nicht erregt ist* Hierfür ist der Kranz mit Wolfszahnen 89 dem Kranz 83 zugewandt, und die <έ&6· Stäbe 84 umgebende Rückholfedern 91 bringen die Zahne des Kranzes 89 mit denen dee Kranzes 83 in Eingriff, so dass im stromlosen Zustand die Scheibe 81 und die Welle 21 sowie das Sonnenrad 19 an der Drehung verhindert werden»

Schliesslich trägt der ^ebel 6 eine Muffe 90, welche auf eine Welle 92 (Fig. 2) aufgeschoben ist, welche das Zwischenzahnrad 13 tragt* Die Welle 92 ist in dem Flansch 52 und in einem !Flansch 94 des Motors 1 gelagert.

Der Arm 35 des Hebels 6 liegt auf der Bahn des Stifts 69 der Trommel 50. Der andere Arm 36 ist gekröpft und tragt eine Fahne 95, welche den Druckknopf 34 des Schalters 7

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betätigen kann, worauf; die Kante des Hebele 6 auf die. Welle 11 des Motors 1 druckt.

Die Ausrüstung des Relais wird durch eine z.B. aus einem durchscheinenden Kunststoff bestehende Haube 96 verroll β tandigt, welche auf die Flansche 51» 52 aufgeschoben wird, bis sie auf die Basis 56 stosst. In der Endfläche 97 der Haube 96 ist eine über dem Zeiger 70 (Pig· 6) liegende Einbliokoffnung 98 vorgesehen. Eine Bohrung 99 gestattet den Durchtritt des Kopfs der Betätigungsstange 77·

Das obige Relais arbeitet folgendermassen .

Wenn der Elektromagnet 23 erregt wird, wird die Bremsplatte 22 durch den Kern 24 angezogen und kommt nach 22a (Fig. 3). Die Zahnkranze 89 und 83 werden voneinander abgekuppelt, und die Welle 21 und die mit dieses verbundenen Teile können sich frei auf der Welle 61 drehen.

Wenn man dann die Stange 77 verdreht, verdreht die Schnecke 75 das Zahnrad 74 in Richtung des Pfeils ü (Fig· 4) und mit ihm die Scheibe 28 und ihren Finger 32. Da auf die Trommel 50 die Spiralfeder 8 so wirkt, dass der Stift 33 an dem Anschlagfinger 32 anschlagt, lauft der geteilte Rand der Trommel 50 vor dem Zeiger 70 vorbei. Man kann so den der gewünschten Verzögerung entsprechenden Teilstrich vor diesen Zeiger bringen.

Bei Unterbrechung der Erregung der Wicklung 25 kehrt die Scheibe 22 in die Stellung der Fig. 2 zurück. Die Scheibe 81 wird dann.ebenso wie die Welle 21 und somit das -Sonnenrad 19 blockiert.

Wenn dann der Motor 1 in Betrieb gesetzt wird,

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wird das Planetenrad 26 durch das Untersetzungsgetriebe 2 über die Zahnräder 12 und 13 angetrieben. Es dreht sich dann mit einer geringen Drehzahl, wie dies oben erläutert wurde·

Der Stift 69 dreht sich dann in Richtung des Pfeils F (fig. 4). Gleichzeitig laufen die Teilstriche des Randes 71 vor dem Zeiger 70 vorbei, wodurch die noch verbleibende Verzögerungsdauer angezeigt wird.

Wenn diese Dauer abgelaufen ist, ist der Stift 69 nach 69a gekommen und druckt auf den Arm 35 des Hebels 6, welcher in Richtung des Pfeils H um die Welle 92 schwenkt, so dass er nach 6a kommt (Fig. 4). Der Schenkel 36 blockiert dann die Welle 11, nachdem die Fahne 95 auf den Knopf 34 des Schalters 7 gedruckt hat.

Wenn die Wicklung 25 der Elektrobremse 3 von neuem erregt wird, kehrt die Scheibe 22 nach 22a zurück, die Trommel 50 wird freigegeben, und die Spiralfeder 8 bringt sie automatisch in ihre Ausgangsstellung, in welcher der Stift an dem Finger 32 anliegt. Das Relais ist dann wieder betriebebereit .

Es ist zu bemerken, dass die Anordnung der Fig. 3fauch die Verringerung der eingestellten Zeit ohne Erregung der Wicklung 25 gestattet. Die Rückwirkung des Differentials erzeugt dann nämlich das Freikommen der Wolfszahne 83 uiti.89. Der Nocken 5 verstellt sich ruckweise, was jedoch ohne Bedeutung ist.

In der Praxis kann der Motor 1 dauernd gespeist werden, wie bereits ausgeführt. Die Verzögerung beginnt dann bei der Vorrichtung der Fig. 3,sobald der Erreger-

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Btrom der El elct ro bremse 3 aufhört. Hierdurch entsteht eine sogenannte Verzagerun« "beim Abfallen".

Diese funktion kann offenbar ohne irgend einen von dem Elektromagneten 23 betätigten Hilfskontafct ausgeübt werden.

Hit dem erfindungsgemaasen Relais kann auch durch, eine andere Anordnung jedoch ohne einen zusätzlichen teil eine Verzögerung beim Anzug hergestellt werden.

Hierfür genügt es (Pig. 7), einen WoIfszahnkranz 99 an dem Seitenteil der den Kam 24 umgebenden Spule 101 vorzusehen. ferner wird die Scheibe 22 umgedreht» so dass die Wolfszahne 89 den Zahnen 99 augewandt sind* Die Puasteile 80 der Stabe 34 sind dann in Bohrungen 102 der Scheibe 81 befestigt (wobei die Stabe 34 einfach umgedreht werden)» und die federn 91 stutzen sich an Anschlagseheiben 103 ab, so dass sie in der Ruhestellung die Zahne 89 der Scheibe 22 iron den Zähnen 99 ab« spreizen.

Die Verzahnung 83 der Scheibe 81 ist dann na» turlich wirkungslos.

. Ia der Euhestellung bei nicht erregter ülektrö-

brease 3 (Stellung der flg. 7) sind offenbar die Muffe 21 und

frei

der Nocken 5/drehbar» Man kann so die Einstellung der Verzögerung durch Drehung des Stabes 77 frei in beiden Richtungen vornehmen·

Die Erregung der Wicklung 25 bringt die Scheibe 22 unter Zusammendrückung der ?ederη 91 nach 22b. Die Scheibe 81 wird dann durch die Stäbe 64 blockiert, und wenn der Motor lauft, wird hierdurch die Verzögerung in Gang gesetst.

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-·■ 18 ~

Diese Anordnung ermöglicht also eine Vornahme der Verzögerung beim Anzug.

Das erfindungsgemasse Zeitrelais bezitzt in beiden Ausführungen zahlreiche technische TOr-CeUe₁ insbesondere folgende:

- Das Untersetzungsgetriebe wird nur durch fünf Zahnräder (zwei Sonnenräder, zwei Umlaufräder und den Umlaufräderhalter) gebildet. Es nimmt wenig Platz ein und sein Gestehungspreis ist gering«

- Der Zusammenbau erfolgt durch Aufschieben von feilen auf eine einzige Achse, was weniger Genauigkeit erfordert, als die Anbringung von mehreren Achsen sswischen zwei flanschen* Bin Stoss von bestimmter Heftigkeit kann den !Parallelismus oder die Ausrichtung dieser beiden flansche zerstören, wahrend ein gleicher Stoss weniger Aussicht hat, das auf einer einzigen Achse angebrachte Epizykloidengetriebe zu beschidigen.

- Der durch die funktion des Differentials mögliche Ersatz der Kupplung durch eine Elektrobremse bringt die Reibungsprobleme zur Übertragung der Kraft auf einen eich drehenden feil in Portfall. Die Ausführung ist einfach, wirtschaftlich und wenig sperrig.

- Die grosae durch das Schneckengetriebe mit

Schneckenrad 74 und Schnecke 75 erzeugte Untersetzung gestattet die Erzielung einer grossen Genauigkeit. Die Rückholfeder 6 ■' sucht das Spiel zwischen der Schnecke 75 und dem Schneckenrad 74 aufzuholen* Infolge der Selbstsperrung des Schneckengetriebes braucht kein System zur Blockierung der getroffenen Einstellung vorgesehen zu werden»

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- Die Anordnung der beweglichen Teilung an dem zylindrischen Sand 71 der Trommel 50 ermöglicht eine grosse Lange der teilung, wobei jedoch weniger Stirnflache als bei den üblichen kreisförmigen flachen festen Zifferblattern einge-Aommem wird.

- Bei einem industriellen Zeit schaltwerk, welches eine rerhaltnismaesig lange Verzögerung (zehn Hinuten oder mehr) ergibt, ist die Bewegung der Wand 71 der geteilten Trommel 50 zu langsam, um prüfen zu können, ob das Zeitschaltwerk lauft. Venn jedoch die Haube 96 durchscheinend ist oder gegenüber dem die Umlaufräder tragenden Kranz 14 ein Fenster aufweist, sieht man die Umlaufrader 17, 18 etwa zehnmal in der Minute vorbeilaufen, wodurch geprüft werden kann, ob das Heiais wirklich unter Spannung steht.

Bei der Ausführung des Relais mit Verzögerung beim Abfallen, wie in Fig· 3 dargestellt, stellt man fest, dass eine selbst fluchtige Unterbrechung der Speisung des Motors 1 keine Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der trommel 50 bewirkt, was, wie bereits angegeben, bei gewissen Anwendungen interessant sein kann. Die Verzogerungszeit wird nur um die Unterbrechungszeit vergrossert.

' Ferner ist zu bemerken, dass die besondere Ausführung der Fig· 3 durch elektrische Impulse gesteuert werden kann, ohne irgend einen Hilfskontakt zu erfordern, welche in den bekannten Ausfuhrungen vorgesehen sind, um einen gegebenen Befehl «u speichern. Dies ist ein weiterer Torteil der Erfindung· ^; - V-■■"' λ :-"-"-:··■ · :.;:.;ί '' - -\: :-." . :

Schliesslich ist der Platzbedarf des'Relais sehr 00 9831/0518 BAD ORIGINAL

gering, insbesondere wenn es nicht aufsteckbar ist·

Bei der echematisch in Fig· 8 dargestellten Ausfuhr ungsabwandlung besitzt das Umlaufrad 17 eine Zahnbreite, welche mehr als das Doppelte der Breite des Sonnenrades 19 betragt· Ferner ist das Sonnenrad 26 auf der Hohlwelle 21 gleitend Terschieblich, wobei es die geteilte Trommel 50 mitnimmt. Die Hohe des zylindrischen Randes 71 derselben ist verdoppelt» und dieser Rand tragt zwei Teilungen, von denen die erste, 72» dem Übersetzungsverhältnis entspricht, welches erhalten wird» wenn das Sonnenrad 26 mit dem Umlaufrad 18 in Eingriff steht· Die zweite Teilung 72a entspricht dem Übersetzungsverhältnis, welches erhalten wird, wenn das Sonnenrad 26 durch eine Gleitverschiebung längs der Welle 21 nach 26a gekommen ist, so dass es mit dem Umlaufrad 17 in Eingriff steht· In dieser Stellung liegt die Teilung 72a der Einblickoffnung 98 gegenüber.

In der ersten Stellung ist das Übersetzungsverhältnis wie vorher gleich :

1 - (tt^ · B₁₈ /xtjj · n₂6^·

In der zweiten Stellung nimmt dieses Verhältnis den Wert an :

ι - (O₁₉ A₂₆).

Wenn folgende Zahnezahlen fur die Zahnrader genommen werden : H₁₉ « 59, M₁₇ « 60, Ji₁₈ m 61, n_2fi « 60, stellt man fest, dass das erste Untersetzungeverhältnis 1/3.600 und das ojtöi'te 1/60 betragt. Diese beiden Verhältnisse stehen ihrerseits genau in. dem Verhältnis 60, was fur eine Zeitteilung sehr interessant ist. Die Teilung 72 entspricht

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dann nämlich z.B. Minuten and die Teilung 72a Sekunden, öder auch Stunden bzw. Minuten, ©er thfcrergang von der einen au der anderen erfolgt durch, einfache Translationsbewegung des Sonnen« rades 26«

Die Ausführungsabwandlung der Fig. 9 ist dadurch bemerkenswert, dass die durch die beiden UmIaufrader IT₁ 18 gebildete Anordnung auf der Welle 15 des Ümlaufräderhalters umgedreht werden kann.

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Wenn die Umlaufrädttf umgedreht werden, wird dieses Verhältnis t

1 -

Wenn unter diesen Bedingungen folgende Werte fur die Zähnezahlen der Zahnräder gewählt werden :

U₁^ = 50, H₁₇ · 31, A₁₈ = 32, n₂₆ * 31

so wird das erste Verhältnis gleich 1/961 und das zweite gleich l/l6, und diese beiden Werte stehen ihrerseits mit einer ausgezeichneten Annäherung in dem Verhältnis 60. Man kann so ebenfalls von Sekunden auf Minuten oder von Minuten auf Stun-* den durch einen sehr einfachen Torgang übergehen. Biese Ausfuhrung bietet gegenüber der vorhergehenden den Vorteil, Zahnrader mit einer kleineren Zahnezahl zu erfordern·

Gemäss einer weiteren schematisch in Fig* IO dargestellten Ausführungsabwandlung kann das Anhalten des Synchronmotors 1 folgendermassen erfolgen : Dem Hebel 6 wird durch eine geeignete Verbindung mit dem Nocken 5 eine Gleit-

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bewegung in Richtung des Pfeils S erteilt, so date er radial; : zu der Welle 11 des Motors 1 bewegt wird, welche mit einer Trommel 104 grosser en Durchmessers versehen let· Venn der Hebel 6 so gegen, die Trommel 104 vorgeschoben wird« dass er auf diese mit seiner Kante drückt, bewirkt er eine kräftige Bremsung des Motors 1.

Bei der Ausführungsabwandlung der fig· Il gleitet der Hebel 6 ebenfalls in Richtung des Pfeils S radial in Bezug auf die Welle 11, der Endabschnitt des Hebels liegt jedoch nicht mehr in der Bewegungsebene» sondern bildet ein Knie 105· Venn der Hebel 6 in Sichtung des Pfeils S vorrückt, druckt das Knie 105 auf das abgerundete Ende der Welle 11» wodurch eine radiale Er aft komponente und eine axiale Komponente erzeugt wird· Biese letztere tragt zur Blockierung des Motors 1 durch An/drücken der Welle 1 in ihrem nicht dargestellten lager bei *

Wenn der Motor 1 so ausgebildet ist, dass seih Rotor durch einen axialen Schub blockiert wird, kann natürlich die Angriffslinie des Hebels 6 einfach axial liegen*

Die Erfindung kann verschiedentlich abgewandelt werden, insbesondere folgendermassen :

- Der Motor 1 kann ein Gleichstrommotor sein, dessen Drehzahl durch eine Vorrichtung mit Fliehkraftkontakt _; oder eine elektronische Regelung konstant gehalten wird·

- Eine zusätzliche Untersetzung kann durch Hinzufugz-ung weiterer UntersetzungsZahnräder zu dem Hilfszahnrad 13 erzielt werden, oder auch bei sehr langen Verzögerungszeiten durch Benutzung einer Schnecke anstelle des Zahnrades 12«

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- Der Elektromagnet 23 kann durch einen Magnetkreis* in Vorn eines flachen S anstatt durch einen zylindrischen Topf gebildet werden.

- Die Abstellung des Motors 1 kann durch einen «weiten Eontakt erfolgen, welcher τοη dem Hebel 6 etwas nach des Iut«kontakt des Kleinschalters 7 betätigt wird.

- Bei einen entsprechend Fig· 8 gleitend Yerechieblichen Sonnenrad 26 können drei UaI auf rad er auf der Welle 15 angebracht werden» wobei dann das Sonnenrad 26 mit dem zweiten oder dem dritten je nach seiner seitlichen Stellung in Eingriff kommt und die Trommel 50 wiederum zwei Teilungen 72 und 72·, aufweist. *

- Sie Wolfs zahne 89 und 83 können fortfallen, wenn die Anzugskraft der Elektrobremse 3 ausreicht, um jedes Gleiten cn Ysrjhlndern.

Die Schnecke 75 zur Regelung der Verzögerung kann nooh mit einem geteilten Knopf mit Untersetzung der bei Potentiometern mit mehreren Umdrehungen benutzten Art gekuppelt werden· Diese Knopfe sind im allgemeinen in an eich bekannter Weise ausgebildet und enthalten zwei oder drei in dem Yerhmltnie 1 : 10 geteilte Bahnen, sie können jedoch auch mit einem Verhältnis τοη 1:6 vorgesehen werden, so dass sie getrennt die Sekunden und die Minuten, oder die Minuten und die Stunden erscheinen lassen.

• . , - Benutzung yon Zahnstangenverzahnungen, z.B. sur Umwandlung der Drehbewegung des Nockens in eine Translationsbewegung . ·:,...-. -

- Benutzung von zusammengesetzten Epizykloiden-

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4 -

getrieben, wobei der Ausgang des ersten Getriebes den Eingang eines zweiten Getriebes antreibt·

- Anbringung mehrerer, der Welle 15 entsprechender Umlaufraderwellen an dem Umlaufraderhalter zur Verringerung des Spiels oder zur Herstellung des Kräftegleichgewichte an dem Umlaufraderhalter·

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Claims

- 25 Patentansprüche

1·) Zeitrelais für industrielle Schaltwerke mit einem Synchronmotor, welcher mittels eines Untersetzungsgetriebes eine Nockenwelle antreibt, welche in einer bestimmten Winkelstellung des Nockens einen elektrischen Kontakt betätigt, wobei ausserdem ein Differential zwischen dem Motor und der Nockenwelle angeordnet und eine Vorrichtung zur Blockierung und hierauf zur !freigäbe eines Ausgangs des Differentials vorgesehen ist» wodurch der Beginn der Verzogerungszeit bzw. die Ruckstellung auf Hull erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential, welches als ebenes Epizykloidengetriebe ausgebildet ist, einen die Bewegung von dem Synchronmotor (1) empfangenden Umlaufraderhalter (14), ein erstes Sonnenrad (19), welches mit einer seine Drehung steuernden Elektröbremse (3) zusammenwirkt, und ein zweites die Nockenwelle (4) antreibendes Sonnenrad (26) aufweist.

2.) Heiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential mit Aussenverzahnung einen Zahnkranz (14) aufweist, welcher wenigstens zwei drehfest miteinander verbundene Umlaufrader (17, 18) tragt, von denen eines (18) mit einem von der Nockenwelle (4) getragenen Sonnenrad (26) und das andere (17) mit einem zweiten Sonnenrad (19) in Eingriff steht, dessen Welle (21) eine der Blektrobremse (3) angehörende Bremsscheibe (22) tragt»

5·) Beiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektröbremse (3) einen Elektromagneten (25) und eine magnetische Bremsscheibe (22) aufweist, welche axial auf der Welle (21)des einen Sonnenradös (19) des Differentials gleitend verschieblieh let und unter des Einwirkung von der

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Anziehung des Elektromagneten entgegenwirkenden Federn (91) steht.

4·) Relais nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Bremsscheibe (22) undrehbar ist und einen Kranz von Wolfszahnen (89) trägt, welcher, wenn der Elektromagnet (25)nicht erregt ist, mit einem anderen Kranz von Wolfszahnen (83) in Eingriff kommt, welcher von einer zweiten Scheibe (81) getragen wird, welche drehfest mit der Welle (21) eines (19) der Sonnenräder verbunden ist.

5·) Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Bremsscheibe (22) drehfest mit einer Ausgangswelle (21) des Differentials verbunden ist und einen Kranz von Wolfszahnen (89) trägt, welcher bei Erregung des Elektromagneten mit einem zweiten gegenüberliegenden, von dem Korper (104) des Elektromagneten (25) getragenen Kranz von Wolfszähnen (99) in Eingriff kommt.

6.) Relais nach Anspruch 4 und 5 » dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (22) mit Stäben (84) kombiniert ist, welche die Führung ihrer Translationsbewegung bewirken und der Wirkung des Elektromagneten entgegenwirkende Federn (91) tragen,wobei diese Stäbe (84) umkehrbar zwischen dem Körper des Elektromagneten (25) und einer fest mit einem (19) der Sonnenrader des Differentials (2) verbundenen Scheibe (8I)₇ angeordnet sind.

7.) Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuernocken einen Schwenkhebel (6) betätigt, welcher bei seiner Betätigung nacheinander auf den Druckknopf (34) eines Schalters (7) druckt und die Welle (11) des Synchronmotors

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(1) durch Reibung blockiert.

8.) Beiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuernocken durch eine einen Betatigungsstift (69) tragende Trommel (50) gebildet wird, wobei die zylindrische Bandleiste (71) der Trommel in Zeiten geteilt ist und vor eimern festen Zeiger (70) des Beiais vorbeiläuft.

9.) Beiais nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die die beiden Sonnenrader (19, 26) tragenden Wellen (21, 4) hohl und gleichachsig aufeinander angeordnet sind, wobei diese Wellen auf ein und derselben mittleren, die Zentrierung der Bremsscheibe (22) bewirkenden Welle (61) drehbar gelagert sind. "

10.) B_elais nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dasa das die nockenwelle (4) antreibende Sonnenrad (26) längs der das andere.Sonnenrad (19) tragenden Welle (21) gleitend verschieblich ist und mit dem einen oder dem anderen von zwei umlaufrAdern (17, 18) in Eingriff kommen kann.

11.) Rjelais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitende Nockenwelle (4)eine geteilte Trommel

trägt

(50) alt einer zylindrischen Bandleiste (71/,welche einer Einblickoff nung (98) gegenüberliegt und zwei nebeneinanderliegende Teilungen tragt, von denen jede einer der Arbeitsstellungen des fest Bit der Sockenwelle (4) verbundenen Sonnenrades (26) entspricht.

12.) Belais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichmet, dass das erste Sonnenrad (19) 59 Zähne, das erste Umlauf rad (17) 60 Zahne, das zweite Umlaufrad (18) .61 Zahne und das zweite Sonnenrad (26) 60 Zahne besitzt. . t

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1?.) Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufrader (17, 18) umdrehbar auf der Welle (15) des eie tragenden Umlaufräderhalters angebracht sind.

14·) Heiais nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (19) 30 Zahne, das erste Umlaufrad (17) 31 Zahne, das zweite Umlaufrad (18) 32 Zahne und das zweite Sonnendar (26) 31 Zahne besitzt.

15·) Heiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuernocken (5) einen Hebel (6) zur Bremsung des Motors (1) betätigt, welcher auf eine auf der Motorwelle (11) angebrachte Trommel (104) grösseren Halbmessers einwirkt.

16.) Heiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuernocken (5) einen Hebel (6) zur Bremsung des Motors (1) betätigt, welcher auf die Motorwelle (11) durch ein schräg zu dieser angeordnetes Knie (105) einwirkt·

17.) Heiais nach Anspruch 1 mit Teilen zur Einstellung der Verzögerung, dadurch gekennzeichnet, dass diese Teile einen Knopf enthalten, welcher mehrere Umdrehungen ausfuhren kann und mehrere geteilte Bahnen tragt.

18.) Heiais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem mit Verbindungsateckern (57) versehenen Isoliersockel (56) angebracht ist.

19.) Heiais nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine durchscheinende Haube (96) zur Beobachtung der Bewegung der Umlaufrader (17,18).

20.) Heiais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass seine Haube (96) eine der Teilung (72) der Trommel (50) gegenüberliegende Einblickoffnung (98) aufweist.

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