DE1902588A1

DE1902588A1 - Elektrischer Schalter zur Geschwindigkeitssteuerung eines Motors

Info

Publication number: DE1902588A1
Application number: DE19691902588
Authority: DE
Inventors: Lovelace Richard Allan; Matthews Benjamin Hart; Bittel Robert Walter; Rhine Jules Wayne
Original assignee: Lucerne Products Inc
Current assignee: Lucerne Products Inc
Priority date: 1968-02-01
Filing date: 1969-01-20
Publication date: 1969-08-07
Also published as: GB1261244A; NL6901621A; DE1902588B2; DE1902588C3; NL142516B; US3536973A

Description

Patentanwalt

MDNCHEN-SOLLN

Franz-Hals-Straße 21

Telefon 796213

2417 München, 16. Januar 1969

Dr. H./sch

Lucerne Products, Inc. 7600 Akron-Cleveland Road Northfield, Ohio
V. St. A.

Elektrischer Schalter zur Geschwindigkeitssteuerung eines

Motors

Priorität; 1.Feb.1968; V.St.Α.; Serial-Nr. 702 272

Die Erfindung bezieht sich auf einen räumlich gedrängten elektrischen Schalter, der insbesondere dem Zweck dient, die Geschwindigkeit eines elektrischen Motors zu steuern und in den beiden zu der elektrischen Stromquelle führenden Zuleitungen eine Unterbrechung bzw. einen Stromschluß zu bewirken. Der Schalter weist zwei feste Kontaktpaare auf, von denen jedes Kontaktpaar mindestens zwei feste elektrische Kontakte im Abstand voneinander angeordnet aufweist, und eine elektrische Kontaktbrücke mit den entsprechenden Kontakten zusammenwirkt. Die Kontaktbrücke ist durch ein Betatigungsorgan bewegbar zwischen einer ersten Stellung, in der keine Stromüberbrückung stattfindet und die Kontakte der Kontaktbrücke außer Kontakt mit mindestens dem einen festen Kontakt des betreffenden Kontaktpaares sind, und einer weiteren, eine Stromüberbrüokung bewirkenden Stellung, in der die Kontakte der Kontaktbrücke im elektrischen Kontakt

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Bayerische Vereinibank München 820993

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mit den. festen Kontakten des betreffenden Kontaktpa-res sind, so daß dadurch die beiden festen Kontakte des Kontaktpaares miteinander verbunden werden. Der och^lter weist ferner ein ./iderstandselement als ein ilittel zur steuerung der G-eachv/indigkeit des Kctors auf, das eine I-Iehmahl Widerstandswerte wirksam zu machen imstande i;jt, darait die Zuführung elektrischer ilnergie verschiedener ^röae zur Steuerung der j-eschwindigkeit des Hotors möglich ist. Kin- ^ destens das eine feste Kontaktpaar weist einen zutv.'~bzllchen festen Kontakt auf, an dem die Kontaktbrücke wirksam wird, um das /iidersiandselement zu überbrücken und in einer bestimmten Stellung des Betätigun?;sorganes die volle Leistung der elektrischen Stromquelle dem Hotor zuzuführen.

Insbesondere eignet sich ein erfindungsgemäier Schalter zur Schaltung des liotors eines Handwerkzeuges.

Die bisher gebräuchlichen derartigen Schalter, insbesondere wenn sie räumlich gedrängt sind, sind verhältnismäßig teuer, so daß ihre Anwendungsfähigkeit nur beschränkt ist.

) In der US-Patentanmeldung 431 364 vom 23. August 1965 ist ein elektrischer Schalter beschrieben, bei uen eine Kontaktbrücke in bezug auf fest angeordnete Kontakte des Sehalters beweglich ist=, und zwar aus einer eine Stromunterbrechung bildenden Stellung in eine eine Stromverbindung bildende Stellung und umgekehrt, zu dem Zweck, eine elektrische Stromquelle anzuschalten und auszuschalten, wobei eine zweite Kontaktvorrichtung mit einem Schiebewiderstandselement zusammenwirkt und das Widerstandselement so einstellt, daß eine Steuerung der dem elektrischen Stromkreis zugeführten elektrischen Energie stattfindet.

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3in erfindun-rsgemäßer Schalter bildet eine räumlich gedrängte .Schalteranordnung dieser Art und weist eine Kontaktbrücke

auf, die in bezug auf die festen Kontakte des Schalters sein
schwenkt wird, wenn die Brücke €Η*β· ihrer Ausschalt stellung es ich. befindet und in Kontakt mit dem zugehörigen festen Kontakt geschwenkt wird, wenn eine Einschaltung erfolgt; dabei arbeitet die Kontaktbrücke mit Mitteln zur kontinuierlichen Geschwindigkeitssteuerung des Motors zusammen und bewirkt zu diesem Zweck in wählbarer weise Zufuhr elektrischer Energie unterschiedlicher Größe zu dem Motor, so daß sich eine stoßfreie Geschwindigkeitssteuerung des Motors ergibt; dabei sind Kontaktbrücken in beiden Zuführungsleitungen von der elektrischen Stromquelle zu dem elektrischen Hotor vorgesehen, nicht nur in der einen leitung. Ein erfindungsgemäßer Schalter kann in ökonomischer v/eise hergestellt und montiert werden,'insbesondere in Massenherstellung.

Ein Schalter zur Steuerung der Geschwindigkeit eines elektrischen Motors kennzeichnet sich gemäß der Erfindung durch im Abstand voneinander angeordnete feste Kontaktpaare und dazu bewegbare Kontaktbrücken, die aus einer ersten, mit mindestens dem einen Kontakt der festen Kontaktpaare entfernten Stellung in eine mit diesen Kontakten elektrischen Kontakt bewirkende Stellung bewegbar sind, und durch ein Betätigungsmittel zum Bewegen der Kontaktbrücken und durch ein Widerstandselement, das mit den festen Kontakten in Verbindung steht und unterschiedliche Widerstandswerte zur Wirkung zu bringen gestattet, und durch ein Stromsteuerungselement (gesteuerter Halbleitergleichrichter) in dem Verbindungszweig des Widerstandselements mit dem einen festen Kontakt·

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Vorzugsweise ist in jeder Zuleitung zu der Stromquelle eine Kontaktbrücke vorgesehen, wobei der Schalter ein durch das Betätigungsorgan betätigtes Schiebeorgan aufweist, das an. dem plattenförmig oder schienenförmig ausgebildeten Widerstandselement elektrischen Kontakt bewirkt, und die festen Kontakte mit in einer Richtung oder in zwei Richtungen wirkenden Festkörperschaltern verbunden sind und mit einer entsprechenden Zeitkonstanten Antriebsenergie dem elektrischen Motor zur Steuerung seiner Geschwindigkeit zuzuführen·

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:

Figur 1 eine geschnittene seitliche Teilansicht eines Werkzeuges mit einem erfindungsgemäßen Schalter, wobei der Werkzeuggriff gestrichelt dargestellt ist und die Schalteranordnung mit ihrem Betätigungsorgan in voll ausgezogenen Linien wiedergegeben ist;

Figur 2 eine Bndansicht eines in Fig. 1 dargestellten Schalters, wobei die Linie 2-2 der Fig. 1 für die Darstellung der Fig. 2 maßgeblich ist;

Figur 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung der in

Fig. 1 vorgesehenen Schalteranordnung entsprechend der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1;

Figur 4 eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 vorgesehenen Schalteranordnung gemäß der Schnittlinie 4-4;

Figur 5 eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 vorgesehenen Schalteranordnung entsprechend der Schnittlinie 5-5 der Fig. Ij

Figur 6 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 vorgesehenen Schalteranordnung von unten gesehen;

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Figur 7 eine vergrößerte Sohnittdarstellung des Schalters entsprechend der in Pig. 5 mit 7-7 bezeichneten Schnittlinie; ;

Figur 8 eine Schnittdarstellung entsprechend der in Fig. 2 mit der Linie 8-8 bezeichneten Schnittlinie;

Figur 9 eine vergrößerte Schnittdaratellung der Schalteranordnung entsprechend der Schnittlinie 9-9 der Fig. 2;

Figur 10 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Schalters mit einer Schnittebene, die duroh die Linie 10-10 in Fig. 5 charakterisiert ist;

Figur 11 perspektivische Darstellungen der Gehäu- und seteile des in den vorstehenden Figuren

Figur 12 wiedergegebenen Schalters; /

Figur 13 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Schaltergehäuses, das in seinem Inneren die in Fig. 11 und 12 dargestellten Gehäusehälften enthält, wobei Fig. 13A eine geschnittene Teildarstellung wiedergibt;

Figur 14- eine auseinandergezogen dargestellte Wiedergabe der Schalterteile, die in den in Fig. und 12 bzw. Fig. 13 dargestellten Gehäuseteilen vorgesehen sind, wobei in gestrichelten Linien verschiedene Stellen der verschiebbar angeordneten Kontaktbrücken wiedergegeben sind;

Figur 14A eine Endansicht eines Bedienungsknopfes, der zum Einstellen eines Einstellelements der Schalteranordnung vorgesehen ist;

Figur 14B eine Seitenansicht des plattenförmig ausgebildeten Widerstandselements des Schalters}

Figur 15 eine schematische Darstellung dee einen er- ' findung s gemäß en Schalter/Enthaltenden Stromkreises mit angeschlossenem Motor, beispiels- ** weise für ein in Fig. 1 dargestelltes Handwerkzeug, wobei ein Steuerkreis vorgesehen ': ist, der mit Halbwellensteuerung der Energie ^ arbeitet zu dem Zweck der Einstellung der Ge- -*J schwindigkeit des Werkzeugs} und !**

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Figur 15A eine schematische Teildarstellung eines Bauteiles des Schalters, bei der zur Steuerung der dem Motor des Werkzeugs zugeführten elektrischen Energie eine YoIlwellensteuerung stattfindet.

In Fig. 1 ist das von einem Motor angetriebene Werkzeug schematisch dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Werkzeug kann ein Handwerkzeug mit einem nach unten sich erstreckenden Pistolengriff 11 sein, an dem eine Schalteranordnung 12 mit einem abzugähnlichen Betätigungsorgan 13 vorgesehen ist, um die dem nichtdargestellten elektrischen Motor zugeführte Energie zu steuern.

Das abzugähnliche Betätigungsorgan 13 kann von üblicher Bauart sein und durch eine Feder vorgespannt sein und wirkt mit dem zur Geschwindigkeitssteuerung vorgesehenen Schalter 14 zusammen.

Die Schalteranordnung hat einen Sperrmechanismus in Form eines durch eine Feder vorgespannten Stiftes 17, die es gestattet, das Betätigungsorgan 13 in seiner vollständig eingeschobenen, volle Energiezufuhr bewirkenden Stellung zu verriegeln. Zuführungsleitungen 18, 20 führen zu der Schalteranordnung und bilden einen Teil des Kabels, mit dem das Werkzeug an eine geeignete Stromquelle angeschlossen ist. Elektrische leitungen 22, 24 führen von der Schalteranordnung zu dem angeschlossenen Motor.

Das Betätigungsorgan 13 der Schalteranordnung weist einen Kopf 26 auf und einen länglichen Schaft 28, der sich von dem Kopf 26 nach hinten in das Gehäuse 30 erstreckt, in dem die Schalteranordnung auch untergebracht ist. Eine Feder 32 ' zwischen der Hinterwandung des Gehäuses 30 und einer Ausneh-

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mung 34 in dem Schaftteil 28 drückt das Betätigungsorgan 13 nach außen in seine Ausschaltetellung. An der Unterseite des Schaftteiles 28 des Betätigungsorgans ist eine Vertiefung 36 vorgesehen, auf deren Zweck noch nachstehend Bezug genommen wird. Der Schaftteil hat auch einen Anschlag 38, der gegen einen schulterförmigen Absatz 40 an der Unterseite der oberen Wandfläche 41 des Gehäuses 30 wirkt und die Auawartsbewegung des Betätigungsorgans 13 in dem Gehäuse 30 begrenzt.

Die Schaltelemente der zur Geschwindigkeitssteuerung dienenden Schalteranordnung sind in dem zweiteiligen Schaltergehäuse 44, wie die Fig. 11 und 12 zeigen, untergebracht; dieses zweiteilige Gehäuse 44 wiederum ist in dem unteren Teil 46 des Gehäuses 30 angeordnet, und zwar fest passend eingeschoben, so daß die zur Geschwindigkeitssteuerung dienende Schalteranordnung in dem Gehäuse 30 untergebracht ist. Zu diesem Zweck kann das zweiteilige Gehäuse 44 Vorsprünge 45 gemäß Fig. 5 an der Seite haben sowie schräg abfallende obere Flächen 45a, damit die Vorsprünge in Öffnungen 46 des Gehäuses 30 einschnappen, wenn das zweiteilige Schaltergehäuse 44 von der offenen Unterseite her in das Gehäuse 30 eingesteckt wird. Das zweiteilige Gehäuse 44 kann aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material bestehen. Das gleiche gilt jfiir das Gehäuse 30.

An der einen Seite des zweiteiligen Schaltergehäuses 44,und zwar im wesentlichen in der Längsrichtung an dem oberen Teil des Gehäuses, sind zwei feste elektrische Kontakte 48, 48a vorgesehen, vgl. Fig. 7 und 14. Der feste Kontakt 48 steht in Verbindung mit der zu der einen Klemme des Motors M führenden Leitung 24_f während der feste Kontakt 48a mit dem Zuführungsdraht 20 verbunden ist. Dabei kann eine federnde An-

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schlußklemme 50 vorgesehen sein, um einen sicheren elektrischen Kontakt des blanken Endes der Drähte 20 und 24 mit den entsprechenden Kontaktorganen im Wege einer Steckverbindung zu bewirken. Die andere Seite des zweiteiligen Schaltergehäuses weist, wie aus den Fig. 10 und 14 hervorgeht, drei im Abstand voneinander angeordnete elektrische Kontakte 52, 52a und 52b auf. Der feste Kontakt 52 steht mit dem zu dem Motor M führenden Draht 22 in Verbindung, während der hinterste feste Kontakt 52b mit dem unmittelbar zu der Stromquelle führenden Ansohlußdraht 18 in Verbindung steht, wie Fig. 10 und 15 erkennen lassen. Die Kontakte 52 und 52b haben sich im wesentlichen horizontal erstreckende Kontaktflächen 56 und 56b, während der Kontakt 52a eine schräg nach oben verlaufende Kontaktfläche 58 aufweist, die sich bis oberhalb der Fläche 56b des festen Kontaktes 52b erstreckt. Der Kontakt 52a dient zugleich als Wärmeableitung für den Halbleitergleichrichter, der in der Schalteranordnung vorgesehen ist.

Die Schalteranordnung ist so ausgebildet, daß in den beiden zu der elektrischen Stromquelle führenden leitungen eine Stromunterbrechung bzw. ein Stromschluß stattfindet. Mit anderen Worten werden in den die Leitungen 22 und 24 enthaltenden Stromzweigen gleichzeitig eine Stromunterbrechung bzw. ein Stromschluß bewirkt. Zu diesem Zweck ist jedem Paar fester Kontakte eine Kontaktbrücke 6.0, 62 zugeordnet. Jede dieser beiden Kontaktbrücken besteht aus einem länglichen elektrisch leitenden Teil, der in einem entsprechenden Schlitz 63» 63a an. der entsprechenden Seite des Schaftteiles 28 des Betätigungsorgans 13 vorgesehen ist, wie man aus den Fig. 3, 7 und 10 erkennen kann. Die Kontakt brück en 60, 62 sind mit dem Betätigungsorgan 13 zusammen in das Gehäuse 30 einschiebbar und wieder herausziehbar.

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Der Schaftteil 28 des Betätigungsorgans 13 weist Vertiefungen 64 auf, die mit den entsprechenden Schlitzen 63 und 63a in Verbindung stehen, und darin ist eine Feder 64a angeordnet, die gegen einen ausgeschnittenen '2eil 66 der Kontaktbrücke wirkt und diese nach unten drückt.

In der Nähe des hinteren Endes und des vorderen Endes einer jeden Kontaktbrücke 60, 62 erstreckt sich ein Portsatz 67, 67a nach unten, wobei der Fortsatz 67a eine nach innen schräg verlaufende Fläche 68 aufweist, die mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Vorsprung 69 zusammenwirkt, welcher an dem betreffenden Seitenteil des zweiteiligen Schaltergehäuses 44 angeordnet ist und die Kontaktbrücke in einer nach oben geschwenkten Lage in bezug auf die darunterliegenden festen Kontaktflächen 48a, 52b hält, wenn das Betätigungsorgan in seine Ausschaltetellung gerückt ist, die in den Fig. 7 und 10 dargestellt ist. Eine Einwärtsbewegung des Betätigungsorgans 13 bewirkt, daß die Kontaktbrücken 60, 62 zusammen mit dem Betätigungsorgan nach innen in das Gehäuse 30 bewegt werden, so daß bei dieser nach innen gerichteten Bewegung die Kontaktbrücken 60, 62 an den Kontaktflächen der entsprechenden festen Kontakte unter der Wirkung der Federn 64a entlanggleiten, so daß gleichzeitig eine nach abwärts gerichtete Bewegung im Sinne einer Kontaktgabe mit den darunterliegenden Kontaktflächen 48a, 52a erfolgt und der Schalter in seine Einschaltstellung gebracht wird. Es ist zu beachten, daß bei dieser Bewegung des Betätigungsorgans und der daran angeordneten Kontaktbrücken die Kontaktbrücken . an dem entsprechenden Vorsprung 69 entlanggleiten, bis die Kontaktbrücke über den Vorsprung 69 so weit verschoben ist, daß der letztere in die Ausnehmung 70 der Kontaktbrücke einfällt. Die Feder 64a einer jeden Kontaktbrücke bewirkt dann, daß die Kontaktbrücke nach unten

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• schwingt und die Kontaktfläche 67a des Fortsatzes auf die darunterliegende feste Kontaktfläche 48a, 52a aufliegt, worauf die beiden Kontaktflächen sich aufeinanderliegend verschieben.

Eine Auswärtsbewegung der Kontaktbrücke in bezug auf das Gehäuse 30, bedingt durch die zuvor erwähnte Druckfeder 32, hat zur Folge, daß der Vorsprung 69 der betreffenden Hälfte des Schaltergehäuses 44 gegen die schräge Fläche 68 der zugehörigen Kontaktbrücke wirkt und den Fortsatz 67a nach oben zurückschwenkt außer Berührung mit der darunter liegenden festen Kontaktfläche 48a, so daß die in den Fig. 7 und 10 wiedergegebene Stellung wieder erreicht wird.

Mit dem Schaftteil 28 des Betätigungsorgans 13 ist gemäß Fig. 14 ein elektrisch leitender Schieber 72 verbunden, der einen Schleifkontakt für die in dem zweiteiligen Gehäuse 44 vorgesehene streifenformige Widerstandsplatte 74 bildet und durch einen oberen Schlitz 76 in der oberen Fläche des zweiteiligen Schaltergehäuses hindurchragt. Die streifenformige Widerstandsplatte 74 dient als Rheostat und hat eine im wesentlichen I-förmige Form, wie in Seitenansicht in den Fig. 14 und 14B gezeigt ist. Die streifenformige Widerstandsplatte 74 kann aus einem Unterlagekörper aus elektrisch leitendem Material bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoff, die an der einen Seite mit einer Kohleschicht 74a bekleidet ist und einen vorbestimmten Widerstandswert bildet. Die Kohleschicht kann an der Stelle 78 in Fig. 14 bis zu der isolierenden Unterlage in Form einer ITu t ausgeschliffen sein, so daß die Widerstandsplatte in zwei !Teile zerfällt, den vorderen Teil 78a und den hinteren Teil 78b. Die Kohleschicht kann auch an der Stelle 79 ausgeschliffen sein, um für einen Trimmer 82 eine isolierte Lagerung 80 zu bil-

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den, und es kann eine weitere Nut 81 von der Hut 78 ausgehen und teilweise den als Trimmer vorgesehenen Teil der Widerstandsplatte von der Seite des Gleitkontaktes 72 abtrennen. Die Widerstandsplatte ist durch eineiNiet 86, der eine entsprechende Öffnung durchsetzt, mit einer leitenden Anschlußplatte 88 verbunden, die sich in Längsrichtung der Widerstandsplatte erstreckt. Die Anschlußplatte 88 aus elektrisch leitendem Material hat Anschlußklemmen 90, 90a zum Anschluß einer Leitung 92, die zu der Kapazität 96 führt,und einer Leitung 97, die zu einer Schaltvorrichtung, beispielsweise einer Heonröhre 98, führt. Diese Schaltelemente bilden den Steuerstromkreis, der noch anschließend zur Erörterung gelangen wird. Die Anschlußplatte 88 hat an ihrem Ende einen Flansch 99. Eine Isolierplatte ICO erstreckt sich in der Längsrichtung an der anderen Seite der Anschlußplatte 88 über ihre gesamte Länge und auch bis unterhalb der Schaltvorrichtung 98, so daß die Anschlußplatte isoliert ist gegenüber den Kontakten 52 und 52a, wenn die Teile der Schalteranordnung in dem Schaltergehäuse 44 eingebaut sind.

Der Schieber 72 hat federnde Kontaktarme 99 mit abgebogenen Enden 99a, die in der Nut 100 der einen Hälfte des Schaltergehäuses 44 gleiten und den Schieber 72 in geeigneter Lage in bezug auf die streifenförmige Widerstandsplatte 74 führen, wenn eine Längsbewegung des Schiebers 72 zur Steuerung der Geschwindigkeit des elektrischen Motors stattfindet. Der Schieber 72 hat auch Vorsprünge 100a, die Kontakt mit der Widerstandsschicht 74a der Widerstandsplatte 74 bewirken, und ferner eine Zunge 100b, die in bezug auf die Seitenarme 101, welche die Gleitkontakte 100a tragen, nach oben hervorsteht und in dem Schlitz 36 an der Unterseite des Schaftteiles 28 des Betätigungsorgans 13 eingreift, damit der Schieber 72 mit dem Betätigungsorgan 13 verbunden ist.

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Seitlich steht ein zweckmäßigerweise federnder Anschluß 102 an der Widerstandsplatte 74 hervor, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine elektrische Peder sein kann, welche leitend mit der Widerstandsschicht 74a verbunden ist und einen festen Kopf an dem äußeren Ende aufweist. Dieser Eontakt dient dem Zweck, gegen die innere Kante des festen Kontaktes 48a zu wirken, wenn die Teile der Schalteranordnung in dem Schaltergehäuse 44 entsprechend Pig. 14 eingebaut sind, und auf diese Weise eine elektrische Verbindung der Widerstandsplatte 74 mit dem festen Kontakt 48a zu bewirken.

Der bereits genannte Widerstandstrimmer 82 besteht aus einem drehbaren Arm mit einem vorspringenden Schleifkontakt 104 an der inneren Seite zwecks Kontaktgabe mit dem unteren Teil 78c des Teiles 78b der Widerstandsplatte 74, der zwischen den Nuten 78, 81 und 79 gebildet ist, wobei der Trimmerarm 82 drehbar duröh einen Metallniet 106 an der Widerstandsplatte und der Anschlußplatte 88 befestigt ist. Auf diese Weise liegt der Widerstandsteil 78c des Widerstandstrimmers 82 elektrisch parallel mit den in Serie geschalteten Widerstandsteilen 78a, 78b, wobei das eine Bnde der Schaltung durch die Peder 102 mit dem festen Kontakt 48a verbunden ist. In gleicher Weise ist der andere J?ol der Wideretande-iarallelschaltung, nämlich die Anschlußplatte 83, mit der einen Klemme der Schältvorrichtung 98 bzw. der Kapazität 96 verbunden·

Um die Stellung des Trimmerarmes 82 in bezug auf die Widerstandsplatt· 74 von außen einstellen zu können, 1st ein drehbarer Binetellknopf 108, vgl. Pig. 14, vorgesehen., der einen in den mit dem Trimmer arm 82 verbundenen Niet 106 eingreifenden Schaft 110 aufweist, wobei an dem Trimmerknopf diametral gegenüberliegende Schlitze 112 gemäß Pig* 14A angeordnet sind, die ringförmige Plansche 114 bilden und an

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dem Trimmerarm 82 angreifen, so daß der Trimmerarm duroh den Drehknopf gedreht werden kann. Daa andere Ende des Drehknopfes 108 hat einen verlängerten Zapfen 116 mit einer unrunden Vertiefung 118, in die ein geeignetes Werkzeug eingesetzt werden kann, um nach Wunsch den Trimmerknopf zu drehen und dadurch eine Drehbewegung des Trimmerarmes 82 zu bewirken, für die Zwecke der Einstellung des Vorschaltwiderstandes des Motors. Die Einstellung kann von außen durch die Wand des Gehäuses 30 erfolgen, und zu diesem Zweck weist daa zweiteilige Schaltergehäuse 44 gemäß Pig. Il eine Öffnung 120 auf, in der drehbar der Zapfen 116 des Trimmerknopfes 108 koaxial mit der Öffnung 122 gelagert ist, ao daß in die in Fig. 13 gezeigte Öffnung 122 ein Schlüssel zum Drehen des Knopfes und des Trimmerarmes eingesteckt werden kann. Es kann daher der Trimmerarm. vollständig von außen her betätigt und vor dem Einbau in das Handwerkzeug eingestellt werden.

Wie die Pig· 11 und 12 zeigen, ist das Schaltergehäuse 44 zweiteilig und besteht aus zwei gepreßten Hälften aus Isoliermaterial, wobei Vorsprünge 124 und Vertiefungen 126 an der unteren Wand und an den Seitenwänden vorgesehen sind, die ineinandergreifen, damit die beiden Gehäusehälften mitteinander verbunden sind, nachdem die Einzelteile der Schalteranordnung eingebaut wurden. Die Vorsprünge und Vertiefungen 124, 126 passen zweckmäßigerweise innig ineinander, so daß, wenn die beiden Halften,zusammengesetzt und mit Kraftaufwand

so daß

zusammengefügt werden,/die Innenkanten 128 einander berühren, das zweiteilige Schaltergehäuse in zusammengefügter Form zusammenhält und leicht von der offenen Unterseite her in das Gehäuse 30 eingeschoben werden kann, indem es durch die EiHBOhnapporgane 45 gehalten wird. Danach ist der Zusammenbau der Schalteranordnung beendet. Sie Seitenwand»

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130 des Gehäuses haben hinreichende Elastizität, die es gestattet, daß leicht das Schaltergehäuse 44 mit seinen seitlichen Vorsprüngen 45 von unten her in das Gehäuse eingesetzt werden kann«

Es soll nunmehr die Arbeitsweise der Schalteranordnung besprochen werden. Fig. 1 zeigt die Stellung, die der in den Mg. 7 und IO durch die voll ausgezogenen Linien wieder-

f gegebenen Stellung der Kontaktbrücken 60, 62 entspricht, ao daß die Schalteranordnung ausgeschaltet ist und die Anschlußleitungen 22, 24 infolge der Schwenkbewegung der Kontaktbrücken 60, 62 in bezug auf die festen Kontaktflächen 48a und 52a nach oben sich in ihrer Ausschaltstellung befinden. Bei einer Einwärtsbewegung des Betätigungsorgans 13 werden infolge der Federwirkung der Federn 64a die Kontaktbrücken 60, 62 nach unten geschwenkt, und die Stromzweige der Leitungen 24 und 22 werden geschlossen und der Motor M in Bewegung gesetzt. Wenn der Schaftteil 28 des Betätigungsorgans 13 sich in dem Gehäuse 30 weiter nach innen bewegt, so werden der Schieber 72 und die Kontaktbrücken 60, 62 in Fig. 7 nach rechts in bezug auf die streifenförmige Widerstandsplatte 74 verschoben.

Es kann ein Universalmotor M in dem Werkzeug 10 verwendet werden, wie schematisch in Fig. 1 angedeutet ist, wobei es sich um Wechselstrom oder Gleichstrom handeln kann. Handelt es sich um eine Anordnung zur Geschwindigkeitssteuerung bei Wecheelstrombetrieb, so werden dem Motor Antriebsimpulse bestimmter Stärke mit vorgegebener Wiederholungsfrequenz zugeführt. Da die Geschwindigkeit des Motors von der Brregungafrequenz und dem erregenden Strom abhängt, ändert eich dementsprechend die Geschwindigkeit des Motors.

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Zu den bisher erörterten Schaltelementen der Schalteranordnung gehören weitere Schaltelemente, die dem Zweck dienen, eine Steuerung der Geschwindigkeit des Motors M in wählbarer Weise zu gestatten.

Eine derartige Anordnung ist.in Fig. 15 gezeigt unter Anwendung einer Halbwellensteuerung der dem Motor zugeführten Energie. ,-

Es ist ein gesteuerter Siliciumgleichrichter 124 von üblicher Bauweise vorgesehen, dessen Kathode, Anode und Torelektroden mit 124a, 124b, 124c bezeichnet sind. «

Der gesteuerte Siliciumgleichrichter ist in einem Gehäuse angeordnet, das an dem festen Metallkontakt 52a angelötet · oder in sonstiger Weise auf dessen Oberfläche befestigt ist, ' j wie Fig. 14 zeigt, und zwar so, daß die Anode 124b mit derselben in unmittelbarer leitender Verbindung steht.

Die Kathode 124a ist durch den Draht 128 mit dem festen Kontakt 52b verbunden, während die Torelektrode 124c durch den Draht 132 mit der einen Klemme der Schaltvorrichtung verbunden ist. Die andere Klemme dieser Vorrichtung ist durch den Draht 97, wie bereits gesagt wurde» mit der Verbindungsplatte 88 verbunden. Die Kapazität 96 steht mit ihrer einen Klemme in Verbindung mit dem festen Kontakt 52b und mit ihrer anderen Klemme über den Draht 92 mit der Platte 88. ^;

Der Motor M des Werkzeuges 10 ist durch die Zuleitung«! 22 und 24 mit den festen Kontakten 52 und 48 der Schalteranordnung verbunden, wobei diese Ansohlußdrähte, wie zuvor angegeben wurde, in das Schaltergehäuse eingesteckt sind und ihre Verbindung in einer Steckverbindung besteht.

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In ähnlicher Weise sind die Drähte 18 und 20 in das Schaltergehäuse durch Einstecken mit den festen Kontakten 52b und 48a verbunden.

Wenn bei der beschriebenen Schalteranordnung die Kontaktbrücken 60, 62 in ihrer in den Pig. 7 und 10 durch die ausgezogenen Linien dargestellten Lage sich befinden und dadurch die Schalteranordnung unterbrochen ist, so ist der " Motor M von den Zuleitungsdrähten 18 und 20 abgeschaltet.

Wenn man das mit dem Finger betätigbare Betätigungsorgan 13 in Fig. 1 nach rechts verschiebt, so daß die Kontaktbrücke 60 *re*t dem vorspringenden Teil 69 vorbeigekippt wird und das vordere Ende 67a der Kontaktbrücke mit dem festen Kontakt 48a Kontakt macht und in ähnlicher Weise die Kontaktbrücke 62 Kontakt mit dem festen Kontakt 52a macht, so wird der Motor M an die Zuführungsleitungen 18 und 20 angeschaltet, wobei der Anschluß an die Leitung 18 über die Anoden-Kathoden-Strecke des gesteuerten Siliciumgleichrichters 124 erfolgt.

Dementsprechend beginnt der Rotor des Motors M sich langsam zu drehen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die abhängt von der Stellung des Schiebekontaktes 72 auf den Widerstandsflächen 78a, 78b der streifenförmigen Widerstandsplatte 74.

Der gesteuerte Siliciumgleichrichter wird periodisch während des Teiles des Spannungszyklus gezündet, in welchem die Anode 124b positiv in bezug auf die Kathode 124a iet, wobei die Zeitdauer des Zühdungszustandes abhängig ist von der Spannung, die an der Torelektrode 124c wirkt. Die Schaltvorrichtung 98, die beispielsweise eine Neondiode sein kann, wird bei einer vorbestimmten Spannung gezündet, wobei diese

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Spannung in gewissem Maße von den Arbeitsbedingungen der Diode abhängt. Der Trimmer 82, der parallel zu dem streifenförmigen Widerstand 74 liegt, ist hinreichend einstellbar, um die Spannung an der Diode 98 einstellen zu· können, damit das Spannungsniveau, bei dem eine bestimmte Diode stromleitend wird, wenn die Kontaktbrücken 60 und 62 Kontakt mit den Kontakten 48a und 52a machen, einstellbar ist.

Wenn die Diode 98 stromleitend wird, wird der Siliciumgleichrichter 124 gezündet, und es wird die in der Kapazität 96 gespeicherte Ladung entladen, so daß diese Ladung einen Antriebs stromimpuls für den Motor M bildet.

Die Zeitkonstante des Widerstands-Kapazitätszweiges 78a, 78b, 78c, 96 bestimmt die Zeitdauer, während der die Diode 98 während der positiven Halbwelle der Spannung stromführend ist. Wenn nun das Betätigungsorgan 13 in Pig. I zusätzlich weiter nach rechts bewegt wird, so wird in zunehmendem Maß der gesteuerte Siliciumgleichrichter 124 an einer früheren Stelle eines jeden Zyklus gesteuert, so daß sich entsprechend größere Stromimpulse für den Motor M ergeben und der Motor entsprechend schneller läuft.

Wenn man das Betätigungsorgan 13 aus der "Aus"-Stellung bewegt und die Kontaktbrücke 60 Kontakt mit der darunterliegenden festen Kontaktfläche 48a und die Kontaktbrücke 62 Kontakt mit dem darunterliegenden festen Kontakt 48a und die Kontaktbrücke 62 Kontakt mit dem darunterliegenden mittleren festen Kontakt 52a bilden, so ändert sich die Geschwindigkeit des Motors entsprechend der Stellung des Schiebekontaktes 72 auf dem streifenförmigen Widerstand 74. Wenn die Kontaktbrücke 62 auf der schrägen Fläche 58 nach oben läuft, indem das Betätigungsorgan 13 weiter in das Gehäuse 30 ein-

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gedrückt wird,und sich von der genannten. Fläche abhebt und in Kontakt mit der Fläche 56b des festen Kontaktes 52b tritt, so wird der elektronische Steuerkreis überbrückt, und es fließt dann der volle Strom durch den Motor M, so daß dieser mit seiner vollen Geschwindigkeit läuft.

Es wurde bereits darauf verwiesen, daß eine Arretiervorrichtung in Form eines Stiftes 17 vorgesehen ist, um das Betä- f tigungsorgan 13 in seiner vollständig eingedrückten Maximalstellung zu halten. Wie" Fig. 13A erkennen läßt, hat der Stift 171 der aus einem geeigneten Kunststoff bestehen kann, einen relativ großen zylindrischen Kopfteil 17a und einen koaxialen Schaft 17b und am inneren Ende einen Kopf 17d, der einen etwas größeren Durchmesser als der Schaft 17b . hat, so daß sich an der Verbindungsstelle ein sich ringsherum erstreckender Absatz 17e ergibt.

Der Arretierstift 17 ist innerhalb einer zylindrischen Buchse 17f angeordnet, die an der Außenseite des Gehäuses 30 vorgesehen ist in der Nähe des oberen Endes, durch das das Be-. tätigungsorgan 13 einschiebbar ist.

Die Buchse 17f hat einen vorspringenden Wandteil 17g an ihrem inneren Ende, der eine zentrische Öffnung 17j bildet. Die Öffnung 17j hat einen geringeren Durchmesser als die Buchse an der Stelle 17k und bildet daher eine ringförmige Schulter.

Der Stift 17 wird in die Buchse 17f eingesetzt, bis der Kopf 17d an dem inneren Wandteil anstößt. Indem man zusätzlich weiteren Druck auf die Buchse ausübt, wird der Kopf 17 d durch die Öffnung 173 gedrückt, wobei die Feder 17h, die sich auf dem Schaft 17b befindet, zusammengedrückt wird. Da-

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durch ist die Feder 17h zwischen dem inneren Wandteil 17g und dem äußeren Kopf 17a des Stiftes eingeschlossen, so daß der Stift 17 in der Buchse 17f nach außen vorgespannt ist.

Der innere Kopf 17e des Stiftes 17 nimmt, nachdem er durch die Öffnung gedrückt wurde, seine ursprüngliche Form wieder an und hält den Arretierstift in seinem zusammengesetzten Zustand.

Der Schaftteil 28 des Betätigungsorgans 13 ist, wie Fig. 1 zeigt, mit einer Vertiefung 28a versehen, welche nach der Seite des Arretierstiftes 17 hin offen ist und in der Nähe des Außenteiles 26 des Betätigungsorgans 13 liegt.

Wenn das Betätigungsorgan 13 vollständig in das Gehäuse 30 eingedrückt ist, so liegt die Ausnehmung 28a direkt gegenüber dem Stift 17, so daß dieser in die Ausnehmung eingedrückt werden kann und sich in der Ausnehmung der innere Kopfteil 17d des Arretierstiftes 17 verriegelt. Wenn man nunmehr den Druck auf das Betätigungsorgan 13 nachläßt, so bewegt sich dieses unter der Kraft der Feder 32 in bezug auf das Gehäuse 30 nach außen in eine Lage, in der der innere Kopfteil 17d des Stiftes 17 gegen die senkrechte Wandung 28b wirkt und dadurch eine weitere Auswärtsbewegung des Betätigungsorgans 13 hemmt.

Der Druck der Feder 32 ist so groß, daß der Stift 17 in der Ausnehmung 28a trotz der Kraft der Feder 17h gehalten wizti', so daß die Bedienungsperson ihren Finger von dem Betätigungsorgan 13 abheben kann und letzteres in der verriegelten Stellung bleibt und der Motor M weiter mit entsprechender Geschwindigkeit läuft. ■

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In Pig. 15A ist schematisch eine gesteuerte Zweiweggleichrichter anordnung (Zweiweg-Thyristor) vorgesehen, die in der Technik unter dem Namen Triac bekannt ist und die die Eigenschaft hat, eine Steuerung des dem Motor M zugeführten Stromes sowohl in der positiven Halbwelle wie in der negativen Halbwelle der Betriebsspannung zu gestatten.

Bei Verwendung einer derartigen Gleichrichtervorrichtung 201 anstelle des in Fig. 15 vorgesehenen gesteuerten SiIiciumgleichrichters 124 wird der dem Motor zugeführte Strom sowohl in der positiven als auch in der negativen Halbwelle eines jeden Zyklus gesteuert. So kann der "Triac"-Gleichrichter 201 während irgendeines Teiles jeder positiven und jeder negativen Halbwelle der Stromquelle eingeschaltet werden, wobei es sich bei der Stromquelle zweckmäßigerweise um eine 50 Hz-Wechselstromquelle handelt. Bs ergibt sich in jeder Halbwelle eine Einschaltdauer bestimmter Länge. Indem die RC-Zeitkonstante des Steuerkreises der Triac-Vorrichtung durch Änderung des Widerstandes 74 geändert wird, kann die EinschaltZeitdauer entsprechend geändert werden.

Eine erfindungsgemäße Schalteranordnung sah ein Schaltergehäuse 44 von 25,4 mm Länge und 15,9 mm Höhe und 12,7 mm Breite vor, und in diesem Pail waren die Abmessungen des Gehaus es/ungefähr 54 mm χ 28 mm χ 16 mm. Aus diesen Zahlenwerten erkennt man, daß die erfindungsgemäße Schalteranordnung räumlich außerordentlich gedrängt ist und sich daher eine sehr weite Anwendungsfähigkeit ergibt. Sollte der Schaltermechanismus in dem Schaltergehäuse 44 sich abgenutzt haben, so kann das Gehäuse 44 leicht aus dem Gehäuse 30 wieder herausgenommen werden,und ein anderes Schaltergehäuse kann unter Ausnutzung der Einschnappverbindung eingesetzt werden.

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Man erkennt, daß die erfindungsgemäße Schalteranordnung zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Motors charakterisiert wird durch ein streifen- bzw. plattenförmiges Widerstandselement und einen damit zusammenwirkenden Gleitkontakt zur stufenfreien Steuerung der Geschwindigkeit dea Motors bei Betätigung des Betätigungsorgans, wobei in dem Stromkreis eine Einweg- oder Zweiweg-Halbleiterschaltvorrichtung vorgesehen ist und ein in einfacher Weise montierbarer Schalter. Der Schalter selbst bewirkt eine Stromunterbrechung- und einen Stromschluß in beiden Zuleitungen einer elektrischen Stromquelle, und die ganze Schalteranordnung ist räumlich so gedrängt, daß sie in einfacher Weise in einem Werkzeug, beispielsweise einem Handwerkzeug, eingebaut werden kann.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprü ehe

V1..-Elektrische Schalteranordnung zur Geschwindigkeitssteuerung eines elektrischen Motors, gekennzeichnet durch im Abstand voneinander angeordnete feste Kontaktpaare (4-8, 48a) und dazu bewegbare Kontaktbrücken (60, 62), die aus einer ersten, mit mindestens dem einen Kontakt (48a, 52a, 52b) der festen Kontaktpaare entfernten . Stellung in eine mit diesen Kontakten elektrischen Kontakt bewirkende Stellung bewegbar sind, und durch ein Betätigungsmittel (13) zum Bewegen der Kontaktbrücken (60, 62) und duroh ein Widerstandselement (74)_f das mit den festen Kontakten . (52a, 52b) in Verbindung steht und unterschiedliche Widerstandswerte zur Wirkung zu bringen gestattet, und durch ein Stromsteuerungselement (gesteuerter Halbleitergleichrichter, Thyristor 124) in dem Verbindungszweig des Widerstands elements (74) mit dem einen festen Kontakt (52a).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (74) aus einer streifenförmigen Platte besteht und einen Kon-

) taktschieber (72) aufweist, der mit dem Betätigungsorgan (13) mechanisch verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stromsteuerungselement aua einem Einweg-Thyristor besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine feste Kontaktpaar (52) einen zusätzlichen festen Kontakt (52b) aufweist und dadurch aus drei festen Kontakten besteht und die zugeordnete Kontaktbrücke (62) so ausgebildet ist, daß sie jweils mit zwei der genannten festen Kontakte Kontakt bildet,

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5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der mittlere feste Kontakt (52a) eine schräge Fläche (58) aufweist, auf der der eine Vorsprung (67a) der Kontaktbrücke (62) nach oben entlanggleitet, bevor die Kontaktbrücke (62) elektrischen Kontakt mit dem v/eiteren festen Kontakt (52b) bildet.
6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die streifenförmige Widerstandsplatte (74) voneinander elektrisch getrennte Widerstandsbelegungen (78a, 78b) aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Widerstandsplatte (74) in einem Schaltergehäuse (44) angeordnet ist und der Widerstandsschieber (72) Federarme (99a) aufweist, mit denen er sich für die Zwecke der Führung an der Innenwandung des Schaltergehäuses (44) abstützt.
8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Widerstandsschieber (72) eine Zunge (lOOb) vorgesehen ist, die mit dem Betätigungsorgan (13) in Verbindung steht.
9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß an der streifenförmigen Widerstandsplatte (74) eine Kontaktfeder (102) angeordnet ist, die mit der Widerstandsschicht in Verbindung steht und eine Verbindung des einen der festen Kontakte (48a) bewirkt.
10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Zwecke der Stromsteuerung vorgesehene Thyristor (124) an seiner Tor-

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elektrode (124c) durch einen Zeitkonstanten-Stromkreis gesteuert wird, der eine Kapazität (96) aufweist, die zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors (124) geschaltet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Widerstandselement (74) und den !Thyristor (124) enthaltende Schaltergehäuse (44) aus zusammenpassenden Halbteilen besteht und an den

" Halbteilen ineinandergreifende Teile vorgesehen sind, die die Halbteile zusammenhalten.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaltergehäuse (44) in ein weiteres Gehäuse (30) einsetzbar ist und an dem weiteren Gehäuse (30) das Betätigungeorgan (13) angeordnet

■ ist und daß der Kontaktschieber (72) sich über das Sohaltergehäuse (44) nach außen hinaus erstreckt und mit dem Betätigungsorgan (13) verbunden ist.
13. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch g e -

} kennzeichnet, daß ein frimmerwideret&nd (82, 78c) an dem Widerstandselement (74) vorgesehen ist«
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schaltergehäuse (44) das Widerstandselement (74) und der Trimmer (82) angeorduet sind und der Trimmer (82) von außerhalb der Gehäuse (30, 44) einstellbar ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, & a durch gekennzeichnet , daß an dem Schaltergehäuse (44) Verriegelungßzungen (45) zur lösbaren Verbindung mit dem

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das Schaltergehäuse (44) umgebenden Gehäuse (30) vorgesehen
sind und daß in dem umgebenden Gehäuse (30) eine Öffnung
vorgesehen ist, durch die ein Werkzeug zum Betätigen des
Trimmerarmes (82) von außen einsetzbar ist.
16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trimmerknopf (108)

zwecks Drehung an dem Trimmerarm (82) angreift und der ^ ;_jt Trimmerknopf (108) mittels eines ansetzbaren Werkzeugs ' \ drehbar ist.
17. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an der streifenförmigen ^ Widerstandsplatte (74) eine Anschlußplatte (88) angeordnet * ist, die Klemmen zum Anschluß der Anschlußleitungen der
Kapazität (96) des Zeitkonstanten-Stromzweiges und eine '' _i Neonröhre (98) der Thyristorvorrichtung (124) aufweist. /^l
18. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet , daß zwei in bezug auf die fe- '^ ' sten Kontakte (48, 48a, 52, 52a, 52b) bewegbare Kontakt- ./,. brücken (60, 62) vorgesehen sind und jede Kontaktbrücke . ^ (60, 62) den Anschluß an einender beiden zu der Stromquelle führenden Anschlußdrähte (18, 20) bewirkt. ^
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch ge- > ^; kennz eichnet , daß die Ansohlußdrähte (18, 22) N^*'' mittels Steckverbindungen (50) mit den festen Kontakten ^-"j / (48, 48a, 52, 52a) verbunden sind. ^J* J '
20. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- ',_r
kennzeichnet , daß eine Zweiweg-Thyristorvor- >,?
richtung (Triac 201) vorgesehen ist. -~

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