DE587630C - Elektrische Schalteinrichtung zur Fernsteuerung von Bewegungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7. NOVEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 46

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juni 1926 ab

Es besteht häufig die Aufgabe, eine Bewegung auf elektrischem Wege von einem Geber auf einen Empfänger zwangsläufig so zu übertragen, wie dies auf mechanischem Wege durch Wellenleitungen oder andere formschlüssige Übertragungsmittel möglich ist. Die mechanischen Übertragungsmittel sucht man dort zu vermeiden, wo sich infolge der großen Entfernung zwischen Geber und Empfänger Schwierigkeiten in der Führung* der Übertragungsmittel ergeben. Wären Geber und Empfänger an derselben Stelle, so wäre die Aufgabe in einfacher Weise dadurch zu lösen, daß durch Verstellen der Kurbel eines Anlassers die zu steuernde Bewegung eingeleitet würde, während bei dieser Bewegung die Kontaktbahn des Anlassers samt den Widerständen der Anlasserkurbel nachgedreht und damit dia eingeleitete Schaltung wieder rückgängig gemacht würde.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die

gesamte Anlaßvorrichtung derart auseinan- -dergezogen wird, daß die Schaltvorrichtung (Hebel, Handrad oder Steuerrad) an geeigneter Stelle, z. B. auf der Kommandobrücke eines Schiffes, angeordnet und derart mit dem bei dem Elektromotor (z. B. Rudermotor) aufgestellten Kontaktsystem und den Widerstandsstufen durch Leitungen verbunden wird, daß die Handanlaßvorrichtung vermittels dieser Leitungen die Anlaßstufen in neuartiger Weise einschalten kann, während sie durch die gesteuerte Einrichtung in umgekehrter Reihenfolge des Einschaltvorganges wieder ausgeschaltet werden. Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob die zum Anlassen erforderlichen Widerstandsstufen bei der Schaltvorrichtung (Hebel, Handrad oder Steuerrad) stehen, oder ob sie bei dem Antriebsmotor für die zu steuernde Einrichtung untergebracht sind.

Es ist auch gleichgültig, ob man einen Hauptstromanlasser wählt oder ob nur der Erregerstrom eines Steuergenerators zum Anlassen benutzt wird.

Die Schaltung ist in der Zeichnung in zwei verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 und 2 die erste, Abb. 3 die zweite Ausführungsform. Bei der Schaltung nach Abb. 1 handelt es sich darum, von einem Geber A aus einen Motor C fernzusteuern. Der Motor C wird in Leonardschaltung betrieben; geregelt wird also der zugehörige Leonardgenerator D₁ dessen Feldwicklung 44 über Schleifringe 34, 35 und Schleifbürsten mit dem Empfänger B verbunden ist. Der Geber A wie der Empfänger B bestehen aus zwei feststehenden Kollektoren^ bzw. B₁, deren einander entsprechende Segmente 1 bis 12 und α bis m bzw. 1' bis 12' undi a' bis m' durch Leitungen miteinander verbunden sind. Am Emp-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Or.-Ing. Otto Krell in Berlin-Dahlem.

fänger B sind zwei gemeinsam drehbare Widerstandssysteme S₃ und B₁ angeordnet, die an die Schleifringe 34 bzw. 35 angeschlossen sind. Die einzelnen Schaltstufen dieser Widerstandssysteme schleifen mit Bürsten auf dem Kollektor B₁. Der Geber A besitzt Schleifringe 41,42, auf denen ein zweiarmiger Kontakthebel 43 schleift. In der gezeichneten Stellung liegt der Kontakthebel 43 so, daß die Lamelle ι des Gebers am Pluspol, die Lameließ am Minuspol der Stromquelle liegt.

Wird jetzt der Schalthebel 43 auf die Kontakte 2 und b gelegt, so wird ein Stromkreis geschlossen vom Pluspol über Lamelle 2, Lamelle 2', die sämtlichen Widerstände Β_Ά zum. Schleifring 34, Feldwicklung 44, Schleifring 35, Lamelle b', Lamelle b zum Minuspol. Die Feldwicklung 44 wird also erregt, der Motor C erhält Strom und läuft an. Mit dem Motor C ist nun ein Schneckengetriebe 15 gekuppelt, das das drehbare Widerstandssystem B_s, B₄ antreibt, und zwar wird dieses bei der gezeichneten Anordnung entgegengesetzt zum Drehsinn des Schalthebels 43 verdreht, so daß die Widerstandsbürste von Kontakt 2' nach dem Kontakt 3' verschoben wird. Hierdurch wird der Stromkreis wieder unterbrochen, der Generator D ist nicht mehr erregt, und der Motor C kommt zum Stillstand. Wird der Schalthebel 43 in der bisherigen Richtung weiterbewegt, so läuft der Motor C solange, bis der Schalthebel 43 stillgehalten wird. Es tritt dann wieder eine Nachdrehung des Widerstandssystems B₃, B_t ein, bis dieses die dem Schalthebel 43 entsprechende Stellung eingenommen hat, wodurch der Stromlauf unterbrochen wird und der Motor C stehenbleibt.

Es sei angenommen, es wäre eine Bewegung des Schalthebels 43 von 1 nach 2 ausgeführt worden und das Widerstandssystem 5₃, B₄ wäre nachgedreht. Wird jetzt der Schalthebel 43 wieder nach 1 zurückgedreht, so wird ein Stromkreis geschlossen von Plus über Schleifring 42, Lamelle 1, Lamelle 1', Widerstandssystem B₄, Schleifring 35, Wicklung 44, Schleifring 34, Lamelle α', Lamelle α zum Minuspol. Die Erregerwicklung 44 wird jetzt im entgegengesetzten Sinne durchflossen, und der Motor C kehrt seine Drehrichtung um.

Abb. 2 zeigt in Abwicklung die gleiche Schaltung wie Abb. 1, nur mit dem Unterschied, daß in diesem Falle der Motor unmittelbar geregelt wird, und daß die Kontaktbahn des Gebers und des Empfängers jetzt je 32 Lamellen enthält.

Die Widerstände wird man zweckmäßigerweise so abstufen, daß das Anlassen und Abschalten in der gewünschten Weise erfolgt, insbesondere in solcher Weise, daß der Motor beim Abschalten der letzten Stufe nicht über die erreichte Lage hinauspendelt.

Die Einrichtung setzt voraus, daß der Anlaßhebel oder das Anlaßrad nicht schneller bewegt wird, als der Hauptmotor mit dem Rückdrehen des Anlassers nachkommen kann; es steht also immer nur ein bestimmter Weg für die Voreilung des Anlaßhebels zur Verfügung.

Es ist nun möglich, auf elektrischem Wege eine Sicherung dadurch zu schaffen, daß man bei der Anlaßstelle einen ungefähr mit der zu steuernden Einrichtung synchron laufenden kleinen Hilfsmotor anordnet, der in Abhängigkeit von der Drehzahl des Hauptmotors einen Anschlag dem Handhebel vorauseilen läßt, an den sich der Anlaßhebel oder das Anlaßrad gegenlegt, sobald der Bedienungsmann die zulässige Anlaßgeschwindigkeit überschreiten will. Derartige Einrichtungen werden in der Technik häufig \^rer~ wendet.·

Anstatt die Anlaßgeschwindigkeit zu begrenzen, kann man auch die Schaltungen nach Abb. ι und 2 weiter verbessern, wie Abb. 3 angibt. Geber und Empfänger sind in ganz ähnlicher Weise aufgebaut wie bisher beschrieben. Bei der in Abb. 3 gewählten Schaltung ist es jedoch nicht erforderlich, zwei getrennte Widerstandssysteme J3₃, JS₄ zu verwenden, sondern es genügt, wenn das Widerstandssystem J3₄ weggelassen und dafür Lamelle 2' mit a', Lamelle 3' mit b', 4' mit c' über die zugehörigen Sclileifbürsten verbunden wird. Der Schalthebel 43 des Gebers A berührt die Kontaktbahn A₂ nur in einem Punkte, dem über einen von Hand zu verstellenden Umschalter U Strom in der einen oder anderen Richtung zugeführt wird, je nachdem der Schalthebel nach rechts oder nach links bewegt wird. Zweckmäßigerweise wird deshalb der Umschalter U mit dem Schalthebel 43 gekuppelt. Der eine Pol der Erregerwicklung 44 des Leonardgenerators ist wie bei der Schaltung nach Abb. 1 an einen Schleifring des Empfängers B gelegt, der andere Pol dagegen über einen Schleifring 41 am Geber A und einen Schleifkontakt am Schalthebel 43 mit dem Umschalter U und damit mit dem Netz verbunden.

Bei einer Bewegung des Schalthebels 43, z. B. von Kontakt 1 auf 2, verläuft der Schaltvorgang in ganz entsprechender Weise, wie oben beschrieben, und ist aus dem Schaltbild Abb. 3 ohne weiteres verständlich.

Der Umschalter sei so gelegt, daß der Kontakt am Schalthebel 43 mit dem Pluspol des Netzes verbunden sei. Es sei nun angenommen, der Schalthebel sei auf die Lamelle h des Gebers A gerückt worden, und zwar so

schnell, daß das Widerstandssystem B_s "des Empfängers B der Bewegung noch nicht nachgekommen ist. Dann wäre der Stromkreis unterbrochen. Nun ist jedoch, wie die Abbildung zeigt, am Empfänger B ein weiterer Schleifkontakt 46 angebracht, der jetzt einen Stromweg eröffnet vom Pluspol über Lamelle h, Lamelle h', Schleifring 30 zu einer Relaisspule 17 und von da über den Schleifring 41 des Gebers, Umschalter U, Schleifring 27 zum Minuspol. Das Relais 18 springt an und schließt seinen Kontakt 19. Mit dem Geber A ist, beispielsweise durch Vermittlung eines nicht dargestellten. Über-Setzungsgetriebes, ein Schalthebel 21 mechanisch gekuppelt, der auf einem Kollektor 20 schleift. Die Drehzahl des Schalthebels 21 steht in bestimmtem Verhältnis zu der des Schalthebels 43, und zwar so, daß einer

ao Drehung des Schalthebels 43 um i8o° ein Weiterschalten des Schalthebels 21 um eine Lamellenteilung des Kollektors 20 entspricht. Bei der Drehung des Hebels 43 von der Lamelle ι auf die Lamelle h ist der Hebel 21 von der Lamelle 7 auf die Lamelle 8 weitergerückt (in Abb. 3 in dieser Stellung gezeichnet). Durch die Bürste 22 ist der Hebel 21 an den über den Schleifring 42 geschalteten Pluspol angeschlossen. Entsprechend dem Kollektor 20 ist auf der Empfängerseite ein Kollektor 23 angeordnet mit einem ringförmigen, eine Unterbrechung enthaltenden Schleifkontakt 24. Dieser wird in nicht näher dargestellter Weise mit verhältnisgleicher Drehzahl zum Empfänger B bewegt.

Durch das Schließen des Kontaktes 19 ist folgender Stromweg geschlossen: Vom Pluspol über Schleifring 42, Bürste 22, Schalthebel 21, Lamelle 8 des Kollektors 20, LamelleS' des Kollektors 23, Schleifkontakt 24, Bürste 25, Haltespule 26, Kontakt 19, Erregerwicklung 44. Schleifring 41, Umschalter U, Schleifring 27 zum Minuspol. Der Empfänger mit dem Widerstandssystem B₃ ist also kurzgeschlossen, und der Motor C läuft so lange, als der Schalthebel 43 bewegt wird. Wird er stillgehalten, so wird der Kontakt 24 nachgedreht, bis seine Berührung mit der Lamelle 8' des Kollektors 23 unterbrochen ist. In diesem Augenblick fällt das Relais 18 ab und die Erregerwicklung 44 liegt jetzt wieder über die Anlaßwiderstände B₃ am Netz, bis diese in der oben beschriebenen Weise so weit der Stellung des Schalthebels 43 nachgedreht sind, daß der Stromkreis unterbrochen und damit der Motor C stillgesetzt wird. Durch diese Schaltung erreicht man, daß man eine große Anzahl Stellungen erzielen kann, ohne eine entsprechende Vergrößerung der Leitungszahl vornehmen zu müssen.

Bei den beschriebenen Schaltungen war angenommen, daß die Widerstandssysteme B₃, JS₄ beweglich seien, der Kollektor B₁ dagegen feststehend. Es kann naturgemäß ebensogut das Widerstandssystem mitsamt den Bürsten festgestellt und dafür der Kollektor gedreht werden, oder es kann das Widerstandssystem B₃, B₄ auch am Geber A angeordnet sein, so daß der Kollektor U₁ zurückgedreht oder nachgedreht werden muß.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrische Schalteinrichtung zur Fernsteuerung von Bewegungen mit am Geber und am Empfänger angeordneten Kontaktbahnen, deren Teile durch Leitungen miteinander verbunden sind, bei der durch Verstellen eines Geberkontaktsystems über ein Empfängerkontaktsystem die zu steuernde elektrische Einrichtung an eine Stromquelle angeschlossen wird, wobei der bewegliche Empfängerteil (Kontaktbahn oder Kontaktsystem) in Abhängigkeit von der ferngesteuerten Bewegung der Verstellung des Gebers entsprechend nachgedreht oder zurückgedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde elektrische Einrichtung über entweder nur im Geberkreis oder nur im Empfängerkreis liegende Stufenwiderstände in der Weise angelassen wird, daß dieselben Schaltstufen, die zum Anlassen durch die Verstellung des Gebers eingeschaltet sind, in umgekehrter Reihenfolge durch die zu steuernde Einrichtung wieder ausgeschaltet werden, so daß diese bei jedem Steuervorgang über dieselben Widerstandsstufen angelassen wird. ■
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstufen vom Anlaßpunkt beginnend in abfallender Größe gestaffelt sind, derart, daß die Schaltstufen vom Anlaßpunkt feinstufig beginnend immer gröber werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger nach Schaltung der Anlaßstufen kurzgeschlossen wird, so daß ein Weiterschalten des Gebers keine Änderung im Strom der gesteuerten Einrichtung bewirken kann.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschließen durch ein Relais erfolgt, das in die vom Geber zum Empfänger führende Strombahn eingeschaltet wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkreis über eine Kontaktanordnung geschlossen wird, die aus einem

   zweiten Geber und einem zweiten Empfänger besteht, wobei der zweite Geber verhältnisgleich zum Hauptgeber weitergeschaltet wird, während die zweite Empfängereinrichtung verhältnisgleich zum Hauptempfänger nach- bzw. rückgedreht wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde elektrische Einrichtung über einen Umschalter in ihrer Drehrichtung umgeschaltet wird, der mit dem Hauptgeberhebel verbunden ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Geberhebel ein Anschlag synchron mit der Bewegung des ferngesteuerten Teiles herläuft. '

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen