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Elektromotorisch angetriebenes Zeitrelais Die Erfindung betrifft
ein Zeitrelais mit einer elektromotorisch gegen Federwirkung angetriebenen auf verschiedene
Laufzeiten einstellbaren Zeitscheibe und/oder Schaltwelle und einem entkuppelbaren
Getriebe, welches ein Umlauf getriebe enthält, von dem ein Sonnenrad mit einem Sperrad
verbunden ist, in welches zur Antriebsübertragung ein elektromagnetisch betätigter
Sperrhebel eingreift, und bei welchem der Läufer des Antriebsmotors nach Ablauf
der eingestellten Zeit unter voller Motorerregung mechanisch angehalten wird0
Bei
einem bekannten Zeitrelais dieser Art (DT-AS 1 043 462), bei dem das Kuppeln des
Motors mit der Schaltwelle durch das Eingreifen eines Sperrhebels in ein mit dem
Sonnenrad eines Differentialgetriebes verbundenes Sperrad erreicht wird, erfolgt
die Betätigung des Sperrhebels durch die Erregung eines Elektromagneten, der zugleich
die Betätigung der Schaltkontakte bewirkt. Zum Anhalten des Motorläufers nach Ablauf
der eingestellten Verzögerungszeit ist auf der Motorwelle eine Fahne befestigt,
in deren Bewegungsbahn sich ein Finger eines Schwenkbügels stellt, der mit den Betätigungshebeln
der Schaltkontakte verschwenkt wird.
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Nachteilig dabei ist, daß zur Betätigung des die Antriebskupplung
bewirkenden Sperrhebels ein besonderer Elektromagnet, ein Relais od. dgl. vorhanden
sein muß und daß das Anhalten des Motorläufers schlagartig erfolgt. Der Elektromagnet
beansprucht zusätzlichen Raum und verteuert das Gerät. Das schlagartige Anhalten
des Motorläufers wirkt sich ungünstig auf dessen Lagerung aus.
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Es ist auch schon ein elektromotorisch angetriebenes Zeitrelais bekannt
(DT-PS i 224 394), bei dem der Antriebsmotor nach Ablauf der eingestellten Zeit
und Betätigung des Relaiskontaktes durch von dem laufenden Getriebe selbst betätigte
mechanisehe Mittel unmittelbar an der Motorwelle unter voller Motorerregung angehalten
wird und bei dem ein
Schiebeankermotor verwendet ist, dessen Außenläufer
mit hilfe eines unter dem Druck einer Feder stehenden Bremsklotzes durch Reibung
auf Stillstand abgebremst wird. Dabei trägt der den Relaiskontakt betätigende Teil
die Bremsfeder, welche in axialer Richtung und in radialer Richtung auslenkbar ist
und in axialer Richtung eine weichere Federung als in radialer Richtung aufweist.
Hierbei wird das Ein- und Auskuppeln des Zeitglied-Antriebes durch die Axialverschiebung
des Schiebeankers bewirkt, wobei ein auf der Motorwelle sitzendes Zahnritzel infolge
der Axialverschiebung mit einem Getriebezahnrad in und außer Eingriff gebracht wird.
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Abgesehen davon, daß das Einkuppeln mittels Axialverschiebung eines
Zahnrades oder eines Ritzels zu Betriebsstörungen und einem höheren Verschleiß führen
kann, ist hierbei besonders nachteilig, daß nicht die Möglichkeit besteht, die Kupplung
an der günstigsten Stelle des Getriebezuges swXischen der Motorwelle und dem Zeitschaltglied
anzuordnen, so daß bei der Nullstellung des Zeitgliedes der gesamte Getriebezug
bis zur Motorwelle rückzudrehen ist. Dies erfordert nicht nur ein hohes Rückstelldrehmoment,
sondern bringt zwangsläufig zeitliche Verzögerungen der Rückstellung mit sich. Auch
hinsichtlich des Verschleißes an Getriebeteilen ist diese Anordnung sehr nachteilig,
denn bei der Nullstellung des Zeitschaltgliedes erhalten die dem Ritzel der Motorwelle
am nächsten liegenden Getriebeteile sehr hohe Drehzahlen, insbesondere dann, wenn
das Getriebe eine hohe Untersetzung enthält.
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Außerdem besteht ein weiterer Nachteil darin, daß der den Außenläufer
abbremsende Bremshebel, damit er die Axialverschiebung der rotorwelle nicht zu stark
hemmt, in axialer Richtung sehr weich federnd sein muß. Dadurch wird nicht nur die
erstellung und die räumliche Anordnung des Bremshebels erschwert sondern zusätzlich
noch das Ein- und Auskuppeln beeinträchtigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromotorisch angetriebenes
Zeitrelais der eingangs genannten Art zu schaffen, das billig herstellbar ist, eine
einbaumäßig günstige Raumgestaltung erlaubt, und bei dem bei geringstmöglicher Getriebebeanspruchung
eine sehr schnelle verzögerungsfreie Rückstellung des Zeitgliedes möglich ist.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Außenläufermotor, der
einen magnetischen Nebenschluß besitzt, dessen Klappanker bei Motorerregung den
Sperrhebel mit dem Sperrad des Umlaufgetriebes in Eingriff bringt, und durch einen
von der Zeitscheibe bzw. der Schaltwelle betätigten unmittelbar auf den Außenläufer
wirkenden Bremshebel. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß bei einer durch
die Verwendung eines Außenläufermotors erreichten einbaumäßig günstigen Raumgestaltung
mit sehr einfachen Mitteln die Verwendung und Betätigung eines Umlaufgetriebes als
Getriebekupplung und deren Anordnung an einer Stelle des Getriebes ermöglicht
ist,
welche es gestattet, daß beim ;tückstellen des Zeitschaltgliedes nur Getriebeteile
mitgedreht werden, die sich nicht schneller als das Zeitschaltglied selbst drehen,
so da^3 ein Bruchteil der sonst üblichen zeitlichen Rückstellverzögerung erreicht
und auch eine überhöhte Beanspruchung des Getriebes selbst vermieden wird.
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Ein weiterer raumgestalterischer Vorteil wird dadurch erzielt, daß
der magnetische Nebenschluß und dessen Anker auf der getriebeseitigen Stirnseite
des Antriebsmotors angeordnet sind und der Anker mit einem in die Ebene des Sperrades
ragenden Sperrfinger od. dgl. versehen ist.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß der Bremshebel an einer von der Zeitscheibe bewegten, Nutzkontakte betätigenden
Schaltwippe befestigt oder einstückig mit dieser Schaltwippe aus Kunststoff hergestellt
ist. Dadurch werden insbesondere fertigungstechnische und montagetechnische Vorteile
erzielt.
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Dadurch, daß die Schaltwippe mit wenigstens einem verstellbaren Schaltarm
ausgerüstet und / oder der Bremshebel relativ zur Schaltwippe verstellbar ist, ergibt
sich die Möglichkeit, den Zeitpunkt der Betätigung der Nutzkontakte durch den oder
die Schaltarme der Schaltwippe und den Zeitpunkt des Abbremsens des Motorläufers
funktionsgerecht aufeinander abzustimmen.
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In vielen Anwendungsfällen solcher Zeitrelais sind auch Schaltmittel
erforderlich, mit denen während der Einschaltdauer des Antriebsmotors bestimmte
Funktionen zu steuern sind. Um hierfür das bisher notwendige Vorsehen eines besonderen
Kontaktrelais zu vermeiden, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen
sein, daß im Bewegungsbereich des Klappankers oder des von diesem betätigten Sperrfingers
ein Kontaktschalter oder ein den Kontakt schalter betätigendes Schaltglied angeordnet
ist. Man erzielt dadurch eine wesentliche Verbilligung und Raumersparnis.
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Anhand der beiliegenden Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel
darstellt, wird nun im folgenden die Erfindung näher erläutert.
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Ein Außenläufer-Synchronmotor 1 (Hysteresemotor), dessen topfförmiger
Außenläufer 2 mit der Motorwelle 3 fest verbunden ist, treibt durch sein auf der
Motorwelle 3 befestigtes Ritzel 4 über ein ein- und auskuppelbares Getriebe eine
Zeitscheibe 5 an. Das Ritzel 4 steht dauernd in Eingriff mit einem Zahnrad 6 eines
Vorgeleges 7, von dem ein weiteres Zahnrad 8 mit einem Stegrad 9 eines Umlaufgetriebes
10 in Eingriff steht. Das Stegrad 9 trägt auf einem Lagerzapfen 11 zwei fest miteinander
verbundene Planetenräder 12 und 13. Während das Planetenrad 13 mit einem Sonnenrad
14 in Eingriff steht, kämmt das Planetenrad 12 mit einem Sonnenrad 15. Das Sonnenrad
14 ist mit einem koaxial dazu angeordneten Sperrad 16 fest verbunden und
zusammen
mit diesem drehbar auf einem Lagerzapfen 17 gezabel-t. Das Sperrad 16 ist mit einem
Sperrzalmkrallz 18 versehen, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des
Stegrades 9 und in welchen die Sperrnase 19 eines Sperrfingers 20 eingreifen kann.
Der Sperrfinger 20 ist Teil eines Sperrhebels 21, der auf dem beweglichen Ende 22
eines Klappankers 23 befestigt ist. Der Klappanker 23 ist auf der de Ritzel 4 zugekehrten
Stirnseite des Außenläufersynchronmotors 1 in axialer Richtung schwenkbeweglich
über zwei in gestrichelten Linien dargestellten Polschuhen 24 und 25 eines magnetischen
Nebenschlusses des AußenläuSersynchronmotors 1. Mittels einer Stabfeder 26, die
auf das untere Ende 27 des klappankers 23 drückt, wird der Klappanker 23 bei nicht
erregtem Motor so verschwenkt, daß die Sperrnase 19 sich nicht mit dem Sperrzahnkranz
18 des Sperrades 16 in Eingriff befindet.
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Das Sonnenrad 15 des Umlaufgetriebes 10 ist mit einem Abtriebsrad
28 verbunden, welches über ein Zwischenrad 29 mit dem Zahnkranz 30 der Zeitscheibe
5 in Eingriff steht.
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Die Zeitscheibe 5 sitzt fest auf einer Welle 31, auf deren Ende 32
eine klschlagscheibe 33 befestigt ist, und steht unter dem Einfluß einer Verdrehfeder
34, deren eines Ende an einem Stift 35 der Zeitscheibe 5 und deren anderes Ende
an einem ortsfesten Stift 36 befestigt ist. Die Anschlagscheibe 33 besitzt einen
Anschlagnocken 37, der von der
Verdrehfeder 54 gegen einen Stellstift
58 eines Stellrades 39 gezogen wird. DPS Stellrad 39 hat eine Schrauben- oder SclmeclKenverzahnung
40 und steht mit einer Schnecke 41 selbsthemmend in Eingriff, die mittels eines
Stellknopfes 42 verdrehbar ist. Durch Verdrehen des Stellknopfes 42 in der einen
oder anderen Richtung läßt sich die Zeitscheibe 5 auf die gewiillsclite Schaltzeit
einstellen. Zu diesem Zweck ist die Zeitscheibe 5 auf ihrem Umfang mit einer Zeitskala
5' versehen und ist als Ablesemarkierung ein Zeiger 43 in deren Nähe angeordnet.
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Auf der Welle 5i ist schwenkbar eine Schaltwippe 44 gelagert, deren
Schaltarme 45 und 46 Schaltkontakte 47 bzw. 48 betätigen. Außer den Schaltarmen
45 und 46 besitzt die Schaltwippe noch einen in den Drehbereich eines Schaltfingers
49 der Zeitscheibe 5 ragenden Nockenarm 50 sowie einen auf den Umfang des Au3enläufers
2 einwirkenden Bremshebel 51.
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Um die Betätigung der Kontaktschalter 47 bzw. 48 durch die Schaltarme
45 bzw. 46 genau einjustieren zu können, ist der Schaltarm 45 mit einem Längsschlitz
52 sowie mit einer Justierschraube 53 versehen.
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Bei dieser Anordnung ist es zur Antriebsübertragung von der Motorwelle
3 auf die Zeitscheibe 5 erforderlich, daß das Sperrad 16 festgehalten wird, weil
sich sonst das Sonnenrad 14 der Antriebsrichtung des Stegrades 9 entgegendrehen
würde. Auf diese Weise wirkt also das Umlaufgetriebe 10
mit dem
durch den Sperrhebel 21 arretierbaren Sperrad 16 zusammen als Getriebekupplung.
Die Verwendung des Umlaufgetriebes 10 hat aber auch noch den Vorteil, daß damit
sehr hohe Untersetzungen erzielt werden können.
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Die Funktionsweise der gesamten Anordnung ist folgende: Bei der Einstellung
einer bestimmten von dem Wert Null abweichenden Schaltzeit an der Zeitscheibe 5
befindet sich der Schaltfinger 49 in einem bestimmten Winkelabstand von dem Nockenarm
50 der Schaltwippe 44. Mit der Erregung des Außenläufersynchronmotors i wird einerseits
die Motorwelle 3 mit dem Außenläuf er 2 in Drehung versetzt und andererseits der
Anker 23 angezogen, so daß der Sperrfinger 20 mit seiner Sperrnase 19 in die Sperrverzahnung
18 des Sperrrades 16 eingreift und dieses arretiert. über das Vorgelege 7, das Umlaufgetriebe
10 mit dem nunmehr stillstehenden Sonnenrad 14 wird dann die Zeitscheibe 5 entgegen
der Wirkung des Drehmomentes der Verdrehf eder 34 in der eingestellten Zeit soweit
verdreht, bis der Schaltfinger 49 die Schaltwippe 44 verschwenkt und dabei die beiden
Schaltkontakte 47 und 48 betätigt und danach mittels des Bremshebels 5i den Außenläufer
2 abbremst und anhält. Die beiden Schaltkontakte 47 und 48 sind dabei so eingestellt,
daß die Schaltwippe den zum Anlegen des Bremshebels 51 an dem Umfang des Außenläufers
2 des Außenläufersynchronmotors 1 nötigen Uberhub ausführen kann. Die Erregung des
Außenläufersynchronmotors
1 bleibt solange aufrecht erhalten,
bis die von den Schaltkontakten 47 bzw. 48 eingeleiteten Funktionen beendet sind.
Danach genügt ein kurzzeitiges Unterbrechen der Motorerregung um der Zeitscheibe
5 und der Schaltwippe 44, an deren Schaltarm 46 eine Zugfeder 54 angreift, die Möglichkeit
zu geben, in die Ausgangsposition zurückzukehren. Bei der Entregung des Außenläufersynchronmotors
1 wird die Sperrscheibe 16 vom Sperrfinger 20 freigegeben, so daß sich das Sonnenrad
14, dem Drehmoment der Verdrehfeder 54 folgend, frei drehen kann. Ls ist erkennbar,
daß bei der Rückstellung der Zeitscheibe 5 durch die Verdrehfeder 34 bis zum Anliegen
des Anschlagnockens 37 der Nockenscheibe 35 am Stellstift 38 des Stellrades 40 sich
nur geringe Winkelbewegungen der beteiligten Zahnräder 29, 28, 15, 12, 13 und 14
abspielen, so daß einerseits keine großen Drehzahlen und somit auch keine großen
kinetischen Energien auftreten können. Die Rückstellung der Zeitscheibe kann somit
sehr schnell, nahezu prellfrei und ohne hohe Getriebebeanspruchung erfolgen Die
Betatigung des Sperrfingers 20 durch den anker 23 des magnetischen Nebenschlusses
24, 25 des Außenlä.ufersynchrornnotors 1 gewährleistet nicht nur eine schnelle,
einlaclle und -unktionssichere sowie verzögerunbsfreie Betätigung der Getriebekupplung
sondern ermöglicht auch eine kostensparende Fertigung und raumsparende Gesamtgestaltung
des RelaisG Durch das NTorsehen des Breanshebels 51 an der Schaltwippe 449 die beize
vorzugsweise einstüchig
aus kunststoff hergestellt sind, wird ein
getriebe- und motorschonendes Anhalten des Außenläufers 2 gewährleistet.
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Durch den Klappanker 23 wird bei der Erregung des Antriebsmotors mittels
des Sperrfingers 20 ein weiterer Schaltkontakt 55 betätigt, mit welchem bestimmte
Funktionen zeitlic parallel zur Einschaltdauer des Antriebsmotors gesteuert werden
können. Dabei ist der Schaltkontakt 55 so angebracht, daX die eine Kontaktfeder
56 im Bewegungsbereich (wes Sperrfingers 20 liegt.