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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellverriegelungsvorrichtung
eines ersten Teils an einem zweiten Teil, in Bezug auf welches das
erste Teil beweglich ist, insbesondere für eine Tür eines Mikrowellenofens, und
insbesondere eine derartige Vorrichtung mit
- – einer
Verschlusseinheit mit zwei stabilen Anschlagpositionen, und
- – ersten
Betätigungsmitteln,
um die Verschlusseinheit aus ihrer ersten stabilen Position in ihre zweite
stabile Position zu versetzen, wenn das erste Teil aus einer in
Bezug auf das zweite Teil geöffneten
Position in eine in Bezug auf das zweite Teil geschlossene Position
versetzt wird, und um die Verschlusseinheit wieder aus ihrer zweiten stabilen
Position in ihre erste stabile Position zurück zu versetzen, wenn das erste
Teil aus seiner in Bezug auf das zweite Teil geschlossenen Position
in eine in Bezug auf das zweite Teil geöffnete Position versetzt wird.
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Verschlusssysteme
mit derartigen Elementen, die beispielsweise in Mikrowellenöfen verwendet werden,
sind bereits bekannt.
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Bei
diesen Öfen
besteht das erste Teil aus der Ofentür und das zweite Teil aus der
Struktur dieses Ofens. Die Verschlusseinheit ist an der Struktur des
Ofens montiert und schwenkt unter der Einwirkung eines fest mit
der Tür
verbundenen Betätigungsingers
zwischen der einen und der anderen ihrer stabilen Anschlagpositionen
hin und her. Dieser Finger stellt gleichzeitig die ersten Betätigungsmittel und
ein Blockiermittel der Tür
durch sein Zusammenwirken mit der Verschlusseinheit dar, wenn sich
die Tür
in geschlossener Position befindet. Wird die Tür manuell geschlossen, versetzt
der Betätigungsfinger die
Verschlusseinheit in ihre zweite stabile Position, und diese Einheit
hält ihrerseits
die Tür
aufgrund der Stabilität
dieser Position in geschlossener Position. Wird die Tür dann geöffnet, entweder
manuell oder unter der Einwirkung eines Bedienungsmittels, verschwenkt
der Finger die Verschlusseinheit über eine unstabile Gleichgewichtsposition
hinaus, wobei sich dieses Verschwenken bis zur ersten stabilen Anschlagposition
von selbst fortsetzt. Die Verschlusseinheit verbleibt dann bis zum
nächsten
Schließen der
Tür in
dieser Position.
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Der
Hauptnachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, dass sie
keine Verriegelung der Tür
gewährleistet,
sondern nur ein einfaches Blockieren in geschlossener Position.
Daher kann man kein Entweichungsrisiko elektromagnetischer Wellen
ausschließen.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesen Nachteil aufzuheben.
Aus der Unterlage US-5 300 745 ist eine Vorrichtung bekannt, um
einen Mikrowellenofen in eine Abschaltposition zu versetzen. Hierfür ist ein
Blockierfinger vorgesehen, der das Drehen eines das Einschalten
des Ofens verhindernden Rads verhindert, wenn die Ofentür geschlossen
ist.
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Ein
besonderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schnellverriegelungsvorrichtung
eines Teils an einem anderen bereit zu stellen, und insbesondere
eine Tür
eines Mikrowellenofens an der Struktur dieses Ofens. Ein weiteres
Ziel der Erfindung besteht darin, das Austreten von Wellen aus einem
Mikrowellenofen während
der gesamten Betriebsdauer desselben zu verhindern.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Verriegelung eines
Teils an einem anderen mit einem geringen Energieverbrauch, geräuschlos
und ohne Erwärmung
zu gewährleisten.
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Zu
diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung eine Verriegelungsvorrichtung
nach Anspruch 1.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
gewährleistet
demnach nicht nur ein Blockieren des ersten Teils an dem zweiten,
insbesondere der Tür
eines Mikrowellenofens in geschlossener Position an der Struktur
dieses Ofens, anhand der bistabilen Verschlusseinheit, sondern ebenfalls
eine Verriegelung in dieser Position. Diese Verriegelung erfolgt über die Verschlusseinheit,
deren erstes Verriegelungsorgan mit dem zweiten Verriegelungsorgan
der Verriegelungseinheit zusammenwirkt, wenn es von den zweiten,
durch ihre Steuermittel aktivierten Betätigungsorganen in die Verriegelungsposition
versetzt wird.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
umfassen die zweiten Betätigungsorgane
einen Gleichstrom-Elektromotor und Transmissionsmittel, um die Bewegung
der Motorwelle an das zweite Verriegelungsorgan zu übertragen.
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Dazu
ist zu bemerken, dass es bereits bekannt ist, Elektromagneten für die Verriegelung
von Mikrowellenöfen
zu verwenden. In diesem Fall wird ein Taucher als Riegel benutzt,
der sich in eine entsprechende, in der Tür des Ofens vorgesehene Öffnung einfügt.
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Derartige
Elektromagnet-Vorrichtungen sind jedoch nicht zufrieden stellend.
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Zum
Ersten klinken sie nur langsam ein, typisch nach mehreren Sekunden.
Eine derartige Verspätung
ist häufig
unakzeptierbar, wenn man bedenkt, dass ein Mikrowellenofen häufig nur
während Dauern
von einzigen zig Sekunden eingeschaltet wird.
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Ferner
muss man natürlich
den Elektromagneten während
der gesamten Benutzungsdauer des Ofens mit Strom versorgen, denn
die Tür
wird nur von diesem Elektromagneten geschlossen gehalten. Aber außer der
Tatsache, dass diese Versorgung eine beträchtliche elektrische Energie
verbraucht, führt
sie zu einer relativ hohen Erwärmung
und insbesondere zu einem hohen Geräuschpegel.
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Demgegenüber kann
ein mit einem geeigneten Getriebe verbundener Gleichstrom-Elektromotor ein
großes
Moment liefern, das an die Verschlusseinheit übertragen wird, was diese daran
hindert, ihre zweite stabile Position zu verlassen. Dieses große Moment
wird außerdem
ohne übermäßige Erwärmung und
geräuscharm
erzeugt, selbst bei hohem Versorgungsstrom von beispielsweise etwa
1 Ampere bei einer Spannung von 12 Volt. Und schließlich kann
ein Gleichstrommotor direkt von einem Mikroprozessor versorgt werden.
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Die
zweiten Betätigungsmittel
können
ferner federelastische Rückstellmittel
enthalten.
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Ebenfalls
bei einer besonderen Ausführungsform
umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen Dichtring zwischen dem ersten und dem zweiten Teil, wobei
das erste und zweite Verriegelungsorgan so angeordnet sind, dass
sie die Verschlusseinheit ab seiner zweiten stabilen Position von
ihrer ersten stabilen Position abtreiben, wenn sich das zweite Verriegelungsorgan
in der Verriegelungsposition befindet, so dass der Dichtring zusammengedrückt wird,
wenn sich das erste und das zweite Teil in geschlossener Position
befinden.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Betriebssicherheit aufgrund des Vorhandenseins des Dichtrings
besser gewährleistet.
Dieser wird unter der Einwirkung des zweiten Verriegelungsorgans
zusammengedrückt.
Dadurch wird jegliches Austreten von Wellen verhindert.
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Ebenfalls
bei einer besonderen Ausführungsform
umfasst die Verschlusseinheit eine drehbar auf eines der Teile montierte
Gabel, wobei elastische Mittel vorgesehen sind, um die besagte Gabel
in die eine oder andere Drehrichtung aus einer unstabilen Gleichgewichtsposition
zu drücken.
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Insbesondere
können
die ersten Betätigungsmittel
einen Betätigungsfinger
umfassen, der auf eines der Teile montiert und vorgesehen ist, um mit
einem Element der Verschlusseinheit zusammenzuwirken, das zwischen
zwei stabilen Anschlagpositionen mobil an dem anderen Teil montiert
ist.
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Weiterhin
kann der Betätigungsfinger
insbesondere vorgesehen sein, um sich zwischen den Schenkeln der
Gabel einzufügen
und einen ersten Schenkel der Gabel zu drücken, wenn das erste Teil aus
einer in Bezug auf das zweite Teil geöffneten Position in seine in
Bezug auf das zweite Teil geschlossene Position versetzt wird, und
um einen zweiten Schenkel der Gabel zu ziehen, wenn das erste Teil aus
seiner in Bezug auf das zweite Teil geschlossenen Position in eine
in Bezug auf das zweite Teil geöffnete
Position versetzt wird.
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Der
zweite Schenkel der Gabel kann vorgesehen sein, um sich am Anschlag
an dem Betätigungsfinger
zu befinden, wenn sich die Verschlusseinheit in ihrer zweiten stabilen
Position befindet.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
umfasst die Verriegelungseinheit eine erste Kontaktfläche, die
mit einer zweiten Kontaktfläche
der Verschlusseinheit in Kontakt treten soll, wenn sich die Verschlusseinheit
in ihrer zweiten stabilen Position und sich das zweite Verriegelungsorgan
in der Verriegelungsposition befindet.
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Insbesondere
kann die zweite Kontaktfläche auf
einem dritten Schenkel der Gabel vorgesehen sein.
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Ein
anderer Gegenstand der Erfindung ist ein Mikrowellenofen, dadurch
gekennzeichnet, dass er eine Verriegelungsvorrichtung des oben beschriebenen
Typs aufweist.
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Insbesondere
kann der erfindungsgemäße Mikrowellenofen
eine Mikrowellenröhre
umfassen, wobei Steuermittel vorgesehen sein können, um das zweite Verriegelungsorgan
in seine Verriegelungsposition zu versetzen, wenn die Mikrowellenröhre aktiviert
ist.
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Demnach
wird der erfindungsgemäße Ofen bei
seinem Einschalten automatisch verriegelt.
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Insbesondere
können
die Steuermittel vorgesehen sein, um in dem Gleichstrommotor einen elektrischen
Strom solange aufrecht zu erhalten wie die Mikrowellenröhre aktiviert
ist.
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So
wird die Tür
des Mikrowellenofens während
der gesamten Betriebsdauer des Ofens verriegelt gehalten.
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Ein
anderer Gegenstand der Erfindung ist ein Schnellverriegelungsverfahren
eines ersten Teils an einem zweiten Teil, in Bezug auf welches das
erste Teil beweglich ist, insbesondere für eine Tür eines Mikrowellenofens, anhand
einer Vorrichtung mit
einer Verschlusseinheit mit zwei stabilen
Anschlagpositionen,
einer Verriegelungseinheit, und
ersten
Betätigungsmitteln,
um die Verschlusseinheit aus ihrer ersten stabilen Position in ihre
zweite stabile Position zu versetzen, wenn das erste Teil aus einer in
Bezug auf das zweite Teil geöffneten
Position in eine in Bezug auf das zweite Teil geschlossene Position
versetzt wird, und um die Verschlusseinheit wieder aus ihrer zweiten
stabilen Position in ihre erste stabile Position zurück zu versetzen,
wenn das erste Teil aus seiner in Bezug auf das zweite Teil geschlossenen
Position in eine in Bezug auf das zweite Teil geöffnete Position versetzt wird,
Verfahren
dadurch gekennzeichnet, dass es
einen Schritt umfasst, der
darin besteht, ein mobil an der Verriegelungseinheit montiertes
Verriegelungsorgan aus einer Öffnungsposition,
in der sich das erste Teil frei bewegen kann, in eine Verriegelungsposition zu
versetzen, in der das besagte Verriegelungsorgan und ein anderes
Verriegelungsorgan an der Verschlusseinheit zusammenwirken, um die
Verschlusseinheit in ihrer zweiten stabilen Position zu halten, wenn
sich das erste Teil in Bezug auf das zweite Teil in geschlossener
Position befindet.
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Insbesondere
ist ein Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Verriegeln der
Tür eines
Mikrowellenofens an der Struktur dieses Ofens, welcher Ofen eine
Mikrowellenröhre
und einen Dichtring zwischen der Tür und der Struktur umfasst,
wobei dieses Verfahren ferner einen Schritt beinhalten kann, der
darin besteht, das zweite Verriegelungsorgan gegen das erste Verriegelungsorgan
während der
gesamten Dauer gedrückt
zu halten, während
der die Mikrowellenröhre
aktiviert ist, so dass der Dichtring während dieser ganzen Zeit zusammengedrückt wird.
Um das zweite Verriegelungsorgan gegen das erste Verriegelungsorgan
gedrückt
zu halten, kann man bei diesem Verfahren einen elektrischen Strom in
dem Gleichstrommotor aufrechterhalten, der das zweite Verriegelungsorgan
aus seiner Öffnungsposition
in seine Verriegelungsposition versetzen soll.
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– Nachfolgend
wird eine besondere Ausführungsform
der Erfindung anhand eines nicht begrenzenden Beispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung für einem
Mikrowellenofen mit geöffneter
Ofentür;
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2 eine ähnliche
Ansicht wie 1, wobei die Ofentür gerade
geschlossen wird;
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3 eine ähnliche
Ansicht wie 1 mit geschlossener Ofentür vor der
Verriegelung;
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4 eine ähnliche
Ansicht wie 1 mit geschlossener Ofentür nach der
Verriegelung;
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5 eine
schematische Darstellung der Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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6 eine
Grafik, die den Strom (in Ampere) im Verlauf der Zeit (in Millisekunden)
in dem Gleichstrommotor während
einer Verschlussphase der Ofentür
darstellt.
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1 zeigt
schematisch die Tür 1 des
Mikrowellenofens und die Struktur 2 mit dem Rahmen dieser
Tür. Ein
am Umfang der Tür 1 angeordneter
Dichtring 3 gewährleistet
die Dichtheit des Innenraums des Ofens in Bezug auf das Umfeld des
Ofens, wenn die Tür 1 geschlossen
ist.
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Die
Struktur 2 umfasst im Wesentlichen, was die Erfindung anbetrifft,
eine Verschlusseinheit 4 und eine Verriegelungseinheit 5.
Die Tür 1 umfasst
einen Betätigungsfinger 6.
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Die
Verschlusseinheit 4 umfasst eine Gabel 7 und eine
Schraubenrückstellfeder 8 für diese
Gabel 7. Die Gabel 7 ist drehbar um eine Achse 9 an
der Struktur 2, in der Nähe des Rahmens der Tür 1,
montiert.
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Die
Gabel 7 umfasst drei im allgemeinen in die gleiche Richtung
gerichtete Schenkel 10, 11 und 12, und
einen im allgemeinen in die gegensätzliche Richtung gerichteten
Hebelarm 13. Der äußere Schenkel 10 der
Gabel 7 ist am wenigsten und der äußere Schenkel 12 am
weitesten von der Tür 1 entfernt.
Der mittlere Schenkel 11 liegt etwa in der Verlängerung
des Hebelarms 13.
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Die
Rückstellfeder 8 drückt mit
einem ihrer Enden auf das freie Ende des Hebelarms 13 und
mit ihrem anderen Ende auf den fest mit der Struktur 2 verbundenen
Anschlag 14. An ihren beiden Enden sind Gelenkverbindungen
vorgesehen, um einen bestimmten Winkelausschlag der Feder zu ermöglichen.
Das freie Ende des Hebelarms 13 ist im allgemeinen zwischen
der Rotationsachse 9 der Gabel 7 und dem Anschlag 14 angeordnet.
So versucht die Rückstellfeder 8 ständig, die
Gabel 7 aus einer instabilen Gleichgewichtsposition zu
drücken,
in der das freie Ende des Hebelarms 13, die Rotationsachse 9 der
Gabel 7 und der Anschlag 14 miteinander fluchten.
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Die
Rotation der Gabel 7 um die Achse 9 ist durch
einen fest mit der Struktur 2 verbundenen Anschlag 15 begrenzt,
in der Richtung des Pfeils F1, die die Schenkel 10, 11 und 12 im
allgemeinen zur Tür 1 führt. Später wird
man sehen, dass in der anderen Richtung, der des Pfeils F2, diese
Rotation durch das Zusammenwirken des Fingers 6 mit der
Innenfläche 16 des
Schenkels 10 der Gabel begrenzt wird.
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Die
Verriegelungsvorrichtung 5 umfasst einen Gleichstrom-Elektromotor 17,
ein mit der Ausgangswelle 19 des Motors 17 greifendes
Zahnrad 18 und einen Schwenkhebel 20 mit einem
gezahnten Sektor 21, der mit einem Ritzel 22 greift,
das koaxial zum Zahnrad 18 angeordnet und fest mit diesem
verbunden ist. Der Motor 17, die Rotationsachse 23 des Zahnrads 18 und
die Schwenkachse 24 des Hebels 20 sind an der
Struktur 2 montiert.
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Eine
Rückstellfeder 25 ist
mit einem ihrer Enden an der Struktur 2 und mit ihrem anderen
Ende an dem dem gezahnten Sektor 21 gegenüberliegende Ende
des Hebels 20 befestigt. Diese Feder 25 wirkt hier
ziehend und ist so angeordnet, dass sie den Hebel in Pfeilrichtung
F3 verschwenkt und demnach das dem gezahnten Sektor 21 gegenüberliegende
Ende des Hebels 20 wieder von der Verschlusseinheit 4 entfernt.
Der Motor 17 ist so angesteuert, dass er den Hebel 20 in
die dem Pfeil F3 entgegen gesetzte Richtung verschwenkt.
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Bei
der Ausgestaltung nach 1, bei der die Ofentür geöffnet ist,
wird die Gabel 7 unter der Wirkung der Feder 8 gegen
den Anschlag 15 gedrückt.
Der Finger 6 befindet sich dabei gegenüber der Fläche 26 des Schenkels 11,
der dem Schenkel 10 gegenüberliegt (2).
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Ebenfalls
bei dieser Ausgestaltung wird der Hebel 20 durch die Rückstellfeder 25 von
der Gabel 7 entfernt gehalten. Der Elektromotor 17 ist
nicht angesteuert und liefert demnach kein Moment.
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Wenn
die Tür 1 in
Verschlussposition versetzt wird, wie in 2 dargestellt,
versetzt sich der Finger 6 in Kontakt mit der Fläche 26 des
Schenkels 11 der Gabel 7, der dem Schenkel 10 gegenüberliegt. Der
Finger 6 drückt
diese Fläche 26 und
verschwenkt so die Gabel 7 in Pfeilrichtung F2, indem er
zuerst die Feder 8 zusammendrückt.
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Wenn
der instabile Gleichgewichtspunkt erreicht und dann überschritten
ist, veranlasst die Feder, dass sich die Rotation der Gabel 7 in
Pfeilrichtung F2 fortsetzt. Die Fläche 27 des Schenkels 10 der Gabel 7,
die dem Schenkel 11 gegenüberliegt, gerät dann in
Kontakt mit dem Finger 6 (auf der Seite des letzteren,
die vom vorherigen Kontakt mit der Fläche 26 des Schenkels 11 abgewandt
ist), was dazu führt, das
Schließen
der Tür 1 zu
beenden und sie gegen den Dichtring 3 zu drücken, wie
in 3 gezeigt ist.
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Dann
kann der Ofen eingeschaltet werden. Zu diesem Zeitpunkt aktiviert
die hauptsächlich
aus einem Mikroprozessor bestehende Steuerelektronik 28 (5)
einerseits die Mikrowellenröhre
des Ofens (nicht dargestellt) und verriegelt andererseits die Tür.
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Zu
diesem Zweck wird, wie in 6 dargestellt,
ein in einer ersten Phase von 40 ms auf einen Wert von 1 A geregelter
Strom dazu veranlasst, den Motor 17 zu versorgen. Während einer
zweiten Phase von 20 ms wird der Strom im Motor 17 abgeschaltet.
Dann wird der Strom schließlich
während
der gesamten Benutzungsdauer des Ofens, während der die Tür demnach
verriegelt bleibt, auf einen Wert von 0,4 A eingestellt.
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Die
Verriegelungsposition ist in 4 dargestellt.
Die Rotation des Motors 17 unter der Einwirkung des Erregungsstroms
veranlasst den Hebel 20, in die dem Pfeil F3 entgegen gesetzte
Richtung zu schwenken. Bei dieser Bewegung tritt eine Kontaktfläche 29 des
Endes 30 in Form eines Hakens des Hebels 20 mit
einer Kontaktfläche 31 in
Kontakt, die auf dem Schenkel 12 der Gabel 7 gegenüber dem Schenkel 11 ausgebildet
ist. Diese Bewegung erfolgt entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 25.
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In
der Position von 4 gewährleistet der Kontakt der Flächen 29 des
Hebels 20, und 31 der Gabel 7, eine Verriegelung
der Gabel 7 und demnach der Tür 1, die dann so lange
nicht geöffnet
werden kann wie der Motor 17 versorgt wird. Ferner wird
der Dichtring 3 zusammengedrückt, was jegliches Austreten
von Wellen verhindert.
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Am
Ende der Benutzung des Ofens wird die Mikrowellenröhre nicht
mehr versorgt, wie auch der Motor 17. Unter diesen Bedingungen
bewirkt die Rückstellfeder 25 ein
Schwenken des Hebels in Richtung des Pfeils F3 und demzufolge das
Freisetzen der Gabel 7.
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Wenn
die Tür
zu ihrem Öffnen
gezogen wird, drückt
der Finger 6 gegen die Fläche 27 des Schenkels 10 der
Gabel 7 und führt
demnach zu einem Schwenken dieser Gabel in Richtung des Pfeils F1. Wenn
der instabile Gleichgewichtspunkt erreicht und dann überschritten
wird, bewirkt die Feder 8, dass sich die Bewegung der Gabel 7 bis
zum Kontakt mit dem Anschlag 15 fortsetzt. Das System befindet
sich dann in der Ausgestaltung nach 1.
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Die
Erfindung gewährleistet
demnach eine positive Verriegelung der Tür des Ofens. Diese Verriegelung
wird von einem Zusammendrücken
eines an der Tür
umlaufenden Dichtrings begleitet und dauert so lange wie die Benutzung
des Ofens.