DE68916951T2 - Vom motor gesteuerter schaltmechanismus. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen motorgesteuerten und von Hand betätigbaren Schalter und insbesondere eine Mitnehmer- oder Kupplungsanordnung für einen derartigen Schalter um sowohl die manuelle als auch die motorisierte Schalterbetätigung zu ermöglichen.
• Gegenwärtig gibt es nur in geringem Umfang eine Energiemangagementsteuerung oder automatische Steuerung der unterschiedlichen Energieverbraucher, wie sie in typischen Anlagen, z. B. zu Hause oder in Büros, angetroffen werden. Beispielsweise läßt man zu Hause ein energieverbrauchendes Gerät, wie eine Lampe oder eine Klimaanlage, ständig Energie verbrauchen und deren Funktion basiert ausschließlich auf Einstellungen, die von dem Besitzer der Anlage gemacht werden, mit anderen Worten eine Lampe wird nur eingeschaltet, wenn der die Lampe steuernde Schalter von dem Besitzer eingeschaltet wird.
• Mit der modernen Technik wurden viele Verbesserungen erreicht, um ein automatisches Energiemanagement oder eine Gerätesteuerung zu ermöglichen, die unabhängig von dem Eingriff des Besitzers des betreffenden Gerätes ist. Beispielsweise wird auf die WO-A-8 802 583 mit dem Titel "Energy Management System" von Robert J. Brown III, et al. als Erfinder verwiesen, wobei diese Veröffentlichung eine Technik zum Managen des Energieverbrauchs durch energieverzehrende Geräte beschreibt und diese Technik auf vorgegebenen Zeittabellen und der Übermittlung von Signalen entsprechend diesen Zeittabellen basiert. Der Benutzer wählt lediglich eine spezielle Tabellennummer aus und die Signale bewirken, daß das Gerät entsprechend den Vorschriften der ausgewählten Tabelle ein- oder ausgeschaltet wird.
• Um ein Gerät mit Hilfe eines zentralisierten automatischen Systems zu steuern, wird typischerweise irgendeine Form eines motorisierten Schaltmechanismus verwendet. Wenn der Motor die Signale von der zentralen Steuerung erhält, betätigt er einen Schalter, um das zu steuernde Gerät in einer ähnlichen Weise ein- oder auszuschalten, wie es ein Mensch tun wurde, der von Hand einen Schalter betätigt. Üblicherweise enthält der motorisierte Schaltmechanismus sowohl einen mechanischen Schalter als auch einen Motor oder eine Magnetspule, die den mechanischen Schalter aus einem Zustand in den anderen Zustand entsprechend den Signalen von der entfernt angeordneten Gerätesteuerung bringt. Um dem Benutzer ein Maximum an Flexibilität zu ermöglichen, kann der motorbetriebene Schalter auch einen üblichen, von Hand betätigten Mechanismus aufweisen, damit der Benutzer den Schaltzustand, der durch die entfernt angeordnete Gerätesteuerung veranlaßt wird, übersteuern kann. Beispiele für solche motorisierten Schalter sind in den US-Patenten 2 171 267 von Doty mit der Bezeichnung "Electric Switch", 2 564 911 von Brumfield mit dem Titel "Mechanism For Motor Operation Of A Circuit Breaker", 2 560 465 von McVicker et al. unter dem Titel "Hand Or Power Operated Mechanism", 3 584 166 von Halicho, betitelt "Clock-Operated Switch Timing Device With Improved Manual Operating Means" und 3 737 604 von Dietrich mit der Bezeichnung "Single Switch With Multiple Transverse Actuators" gezeigt. Eine Schwierigkeit, die allen oben aufgeführten Beispielen aus dem Stand der Technik gemeinsam ist, besteht in der Komplexität des Mechanismus, der dazu verwendet wird, um sowohl die manuelle als auch die motorgesteuerte Betätigung des Schaltmechanismus zu gestatten.
• Bei einigen der bekannten motorbetriebenen Schaltern muß der Motor in der Lage sein, in zwei Richtungen arbeiten zu können, damit der Schalter entweder ein- oder ausgeschaltet werden kann. Ein Gleichstrommotor ist für diese Betätigungsform besonders zweckmäßig, da die Stromflußrichtung in der Wicklung die Drehrichtung der Motorwelle festlegt. Steuerschaltungen für solche Motoren, insbesondere solche Schaltungen, die den Motor von einer entfernt liegenden Stelle aus steuern, erfordern für gewöhnlich drei oder mehr Adern, die die entfernt liegende Steuerung mit dem Motor verbinden. Da die meisten Anlagen oder Einrichtungen bereits eine durchgehende zweiadrige Verdrahtung aufweisen, beispielsweise die vorinstallierte Telefonverdrahtung, bedeutet die Forderung nach drei oder mehr Anschlußadern neue Leitungen, die der zu automatisierenden Anlage zugefügt werden müssen. Zusätzlich sollte der Motor so wenig wie möglich Strom benötigen, insbesondere während der überwiegenden Zeit, während der er nicht in Aktion ist.
• Beispiele für solche Motorsteuerungen nach dem Stand der Technik sind in den US-Patenten 3 361 948 von Sawyer mit dem Titel "Electromechanical Bi-Directional Motion Actuator Device", 3 268 786 von Reich mit der Bezeichnung "Electric Razor" und 2 587 123 von Dunning et al. mit der Überschrift "Film Advance Mechanism in Slide Film Dispenser" beschrieben.
• Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird ein motorbetriebener Schalter geschaffen, der in einem System zu verwenden ist, in dem eine zentrale Steuerung Signale erzeugt, um den Zustand des Schalters zu steuern. Der Schalter enthält Motormittel, um eine Welle entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in Abhängigkeit von den Signalen der Steuerung in Umdrehungen zu versetzen, sowie Schaltermittel, um ein Paar Kontakte entweder elektrische Verbindung herstellen zu lassen oder sie voneinander zu trennen. Die Schaltermittel umfassen einen umlaufenden Wellenzapfen mit einem davon ausgehenden Kurbelzapfen, wobei der Kurbelzapfen mit dem Wellenzapfen nicht fluchtet und längs einer Bahn bewegt wird, so daß der Kurbelzapfen längs eines Bogens zwischen einer ersten Position, in der die Kontakte offen sind, und einer zweiten Position hin- und herbewegt wird, in der die Kontakte geschlossen sind. Außerdem weist der Schalter Mitnehmermittel auf, die mit einem offenen Innenraum versehen sind, in den der Kurbelzapfen hineinragt und ein Ende der Mitnehmermittel ist an der Welle befestigt, um mit dieser umzulaufen. Der offene Mittenbereich ist mit zwei innenliegenden Kanten versehen, die sich von der Welle ausgehend radial erstrecken und die Motormittel drehen die Mitnehmermittel so, daß die inneren Kanten der Mitnehmermittel den Kurbelzapfen zwischen der ersten und der zweiten Stellung hin- und herbewegen. Die inneren Kanten haben eine Länge, die eine radiale Relativbewegung des Kurbelzapfens an den inneren Kanten der Mitnehmermittel ermöglichen, wenn sich eine der inneren Kanten gegen den Kurbelzapfen bewegt, um einen Zustandswechsel der Schaltermittel zu bewirken.
• Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung erläutert, wobei speziell auf die nachstehenden Figuren Bezug genommen ist. Es zeigen:
• Fig. 1 ein teilweise schematisiertes und teilweise als Blockschaltbild gezeichnetes Schaltbild des erfindungsgemäßen Schalters und der Motoransteuerung hierfür,
• Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm des Stromflusses ic, der in der Motoransteuerung nach Fig. 1 fließt,
• Fig. 3 eine Seitenansicht des Motors und des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus sowie die Kopplung zwischen diesen,
• Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 nach Fig.
• 3; und
• Fig. 5A, 5B und 5C die Stellungen des Mitnehmers und des Zapfens bei unterschiedlichen Stellungen des Betätigungsmechanismus.
• In Fig. 1 ist ein Schaltbild teilweise schematisiert und teilweise in Blockform dargestellt, das die Hauptstrukturmerkmale des steuerbaren erfindungsgemäßen Schaltersystems 8 darstellt. Das System 8 weist ein zentrales Modul 10 auf, das Signale an ein Schaltermodul 12 zwecks Steuerung eines Gerätes 14 liefert. Das Gerät 14 kann eine einfache Raumbeleuchtung oder ein gebräuchliches kleines Haushaltsgerät, z. B. eine Kaffeemaschine sein, oder das Gerät 14 kann auch ein komplizierteres System repräsentieren, wie ein Sicherheitssystem, das die Sicherheit der Anlage überwacht. Die Signale des zentralen Moduls 10 werden über ein Adernpaar 16 und 18 an das Schaltmodul 12 geliefert, und zwar sind das Adernpaar 16 und 18 übliche Drähte, beispielsweise die unbenutzten Adern in einer Telefonverdrahtung oder dgl. Typischerweise befindet sich das zentrale Modul 10 in einem Bereich, der von dem Bereich, in dem das Schaltermodul 12 und das Gerät 14 angeordnet sind, entfernt liegt. Beispielsweise kann das zentrale Modul 10 in der Garage des Hauses neben dem Stromverteilerkasten angeordnet sein und es kann eine Vielzahl unterschiedlicher Module beinhalten, wie sie in der US-Patentanmeldung SN 07/257 076 beschrieben sind.
• Das Zentralmodul 10 enthält eine Steuerung 20 sowie einen Schalter 22. Obwohl der Schalter 22 in Fig. 1 als getrennt von der Steuerung 20 schematisiert gezeigt ist, ist er üblicherweise ein Halbleiterschalter, der, wie die Ausgangstreiberschaltung des Moduls 10, in der Steuerung 20 enthalten ist. Die Steuerung 20 steuert den Schalter 22, so daß dessen Schaltarm 24 in eine Stellung zu bringen ist, in der er entweder mit einem vorderen Anschluß (F) oder einem hinteren Anschluß (R) in Kontakt ist. Die Steuerung 20 sendet Signale, um den Schaltarm 24 zu bewegen, damit er sich zwischen dem vorderen (F) und dem hinteren (R) Anschluß hin- und herbewegt. Der vordere Anschluß F) des Schalters 22 ist mit einem Punkt mit Bezugspotential verbunden, das typischerweise das Massepotential ist. Der hintere Anschluß (R) des Schalters 22 ist mit einem vom Referenzpotential verschiedenen Potential verbunden, das in dem Modul 10 mit +V angedeutet ist. Wenn somit der Schaltarm 24 zu dem vorderen Anschluß (F) hin bewegt ist, liegt der Ausgang des Schalters 22 auf Massepotential und, wenn der Schaltarm 24 zu dem hinteren Anschluß (R) bewegt ist, liegt der Ausgang des Schaltarms 24 auf +V Volt. Wie aus Fig. 1 zu sehen ist, ist die Ader 16 an den Ausgang des Schaltarms 24 und die Ader 18 an den Punkt mit +V Potential angeschlossen.
• Das Schaltermodul 12 enthält einen steuerbaren Schalter 26, der wiederum mit einem manuell zu betätigenden Schalterknopf 28 versehen ist, der zwei unterschiedliche Stellungen einnehmen kann, wie dies durch den zugeordneten Pfeil angedeutet ist. Der Schalter 26 wird zusätzlich durch einen Gleichstrommotor 30 betätigt, der eine Wicklung 32 und einen zugehörigen Wicklungswiderstand 34 aufweist. Abhängig von der Stromflußrichtung des Stromes ic in der Wicklung 32 dreht die Motorwelle 36 entweder im Uhrzeigersinne oder im Gegenuhrzeigersinne. Die Drehung der Welle 36 wiederum bewirkt, daß der Mechanismus innerhalb des Schalters 26 zwischen den Ausgangsanschlüssen 38 und 40 des Schalters 26 eine Verbindung herstellt oder diese unterbricht. Der Schalterknopf 28 kann durch den Benutzer auch manuell betätigt werden, um die Ausgangsanschlüsse 38 und 40 entweder elektrisch miteinander zu verbinden oder zu trennen. Das Gerät 14 wiederum ist an die Ausgangsanschlüsse 38 und 40 angeschlossen und bekommt Strom, wenn die Ausgangsanschlüsse 38 und 40 kurzgeschlossen sind, während es keinen Strom erhält, wenn zwischen den Ausgangsanschlüssen 38 und 40 eine Unterbrechung vorliegt.
• Somit wird der Zustand des Schalters 26 durch zwei getrennte Steuermechanismen gesteuert, nämlich dem Motor 30 und dem Knopf 28. Jeder kann unabhängig betätigt werden, um den Zustand des Schalters 26 aus der einen in die andere Stellung zu bringen, wenn der Schalter nicht bereits in dieser anderen Stellung ist. Wenn beispielsweise der Motor dafür gesorgt hatte, daß der Schalter 26 die beiden Ausgangsanschlüsse 38 und 40 kurzschließt und der Knopf 28 niedergedrückt wird, um die Anschlüsse 38 und 40 miteinander zu verbinden, geschieht nichts, da die beiden Anschlüsse 38 und 40 bereits kurzgeschlossen sind. Wenn andererseits der Knopf 28 niedergedrückt würde, um die Anschlüsse 38 und 40 elektrisch zu trennen, würde der Befehl, der vorher von dem Motor 30 gegeben wurde, übersteuert.
• Die Motorsteuerschaltung des Systems 8 enthält einen Kondensator 42, der in Serie mit dem Motor 30 geschaltet ist. Ein Ende der Serienschaltung, beispielsweise das von dem Motor 30 abliegende Ende, ist mit der +V Spannungsversorgung auf der Leitung 18 verbunden, während das andere Ende der Serienschaltung beispielsweise die abliegende Seite des Kondensators 42 über die Ader 16 an den Ausgang des Schaltarmes 24 in dem Zentralmodul 10 angeschlossen ist. Ein Widerstand 44 liegt in Serie mit dem Anoden-/Kathodenweg einer LED 46 und ist parallel zu der Serienschaltung, bestehend aus dem Motor 30 und dem Kondensator 42, geschaltet, um eine Anzeige für den Status von wenigstens der Bewegung des Motors 30 zu liefern. Die Diode 46 ist zwischen den Adern 16 und 18 in Durchlaßrichtung gepolt.
• Beim Betrieb bewirkt die Motorsteuerschaltung nach Fig. 1 eine Drehung der Welle 36 jedesmal, wenn der Schaltarm 24 von dem vorderen (F) oder dem hinteren (R) Anschluß zu dem anderen, entweder dem vorderen (F) oder dem hinteren (R) Anschluß bewegt wird. Genau gesagt, wenn der Schaltarm 24 von dem vorderen (F) Anschluß zu dem hinteren (R) Anschluß bewegt wird, erfolgt eine umgekehrte Drehung bzw. eine Drehung im Gegenuhrzeigersinne der Welle 36. Wenn andererseits der Schaltarm 24 von dem hinteren (R) zu dem vorderen (F) Anschluß bewegt wird, erfolgt eine Vorwärtsdrehung bzw. Drehung im Uhrzeigersinne der Welle 36. Die Dauer des Antriebsstromes ic für die Welle 36 wird so ausgewählt, daß sie ausreicht, den Mechanismus in dem Schalter 26 zu betätigen, und kann näherungsweise ein Drittel der Umdrehung betragen. Nachdem der Antriebsstrom ic aufhört, kann die Antriebswelle 36 frei laufen, wobei externe Reibungen und mechanische Anschläge verwendet werden, um die Rotation zu bremsen.
• Die spezielle Schaltung nach Fig. 1 gestattet es, daß sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsdrehung der Welle 36 mit nur zwei Adern 16 und 18 erreicht werden kann, die die Module 10 und 12 miteinander verbinden. Genau gesagt, wenn der Schaltarm 24 von dem hinteren (R) zu dem vorderen (F) Anschluß umgeschaltet wird, fließt der Antriebsstrom ic von dem +V Anschluß der Spannungsquelle durch die Ader 18, die Wicklung 32, den Wicklungswiderstand 34 über den Kondensator 42 und zurück durch die Ader 16 und den Schaltarm 24 nach Masse. Der Strom ic bewirkt, daß der Kondensator 42 auf +V Volt während einer Zeit aufgeladen wird, die auf der Zeitkonstanten auf dem Widerstand 34 und dem Kondensator 42 basiert. Während des Zeitintervalls, das benötigt wird, um den Kondensator 42 auf +V Volt aufzuladen, fließt der Strom ic durch die Wicklung 32 und bewirkt eine Vorwärtsdrehung bzw. Drehung im Uhrzeigersinne der Welle 36. Die Rotationszeit und somit der Drehwinkel der Welle 42 wird auf diese Weise durch den Bauteilwert des Kondensators 42 und den Wicklungswiderstand 34 ebenso wie durch den Spannungswert der Spannung +V bestimmt und diese Werte können entsprechend gewählt werden, um einen geeigneten Drehwinkel der Welle 36 zu erreichen. Die exakte Dauer der Vorwärtsdrehung ist in Fig. 2 veranschaulicht und liegt zwischen den Zeitpunkten tF0 und tF1 für den ersten Impuls des Stromes ic.
• Sobald der Kondensator 42 auf +V Volt vollgeladen ist, fällt der Strom ic auf einen Wert null. Es ist jedoch zu beachten, daß fortwährend ein winziger Strom ic fließt, um den Kondensator 42 auf +V Volt geladen zu halten, jedoch reicht dieser winzige Strom nicht aus, um eine Bewegung der Welle 36 hervorzurufen. Da viele Schalter, die dem Schaltmodul 12 in dem System ähnlich sind, vorhanden sein können, ist es wichtig, einen minimalen Wert für den Strom ic während den zwischen der Drehung der Welle 36 liegenden Zeiten zu verwenden und die oben beschriebene Ansteuerung gewährleistet dieses Ergebnis.
• Wenn es gewünscht ist, daß die Welle 36 in der umgekehrten Richtung läuft, und der Schalter 26 zurückgesetzt wird, wird der Schaltarm 24 von dem vorderen (F) Anschluß zu dem hinteren (R) Anschluß bewegt. Dieser Zustand des Schalters 22 verbindet dieselbe Spannung (+V) mit beiden Adern 16 und 18 und ergibt einen durch den Wicklungswiderstand 34 führenden Entladeweg für die in dem Kondensator 42 gespeichert Spannung. Ein ähnlicher kurzer Impuls des Stromes ic entsteht wieder während der Entladezeit und er reicht aus, um die Antriebswelle 36 während der Zeit zwischen den Zeitpunkten tR0 und tR1 gemäß Fig. 2 näherungsweise eine Drittelumdrehung in der entgegengesetzten Richtung laufen zu lassen. Diese entgegengesetzte Drehrichtung der Welle 36 genügt, um den Zustand des Schalters 26 zu ändern.
• Wenn der Schaltarm 24 zu dem vorderen (F) Anschluß bewegt wurde, fließt auch ein Strom durch den Widerstand 44 sowie durch den Anoden-Kathoden-Weg der LED 46 und bewirkt, daß die LED 46 aufleuchtet, wodurch angezeigt wird, daß die zuletzt auftretende Drehung der Welle 36 in Vorwärtsrichtung erfolgte oder, mit anderen Worten, der Schalter 26 gesetzt wurde. Wenn andererseits der Schaltarm 24 zu dem hinteren (R) Anschluß bewegt wurde, kann kein Strom durch den Widerstand 44 und die LED 46 fließen, und somit zeigt ein fehlendes Leuchten der LED 46 an, daß eine Rückwärtsbewegung der Welle 36 zuletzt erfolgte oder, mit anderen Worten, daß der Schalter 26 zurückgesetzt worden ist.
• Die Motormittel 30 treiben die Welle 36 nur während einer bestimmten Zeit an, die kleiner ist als die Zeit, die die Kurbelzapfenmittel 54 benötigen, um von einem Ende zu dem anderen Ende der Mitnehmermittel 56 längs des beschriebenen Bogens zu kommen.
• Es ist nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, die die mechanische Verbindung zwischen dem Motor 30 und dem gesteuerten Schalter 26 zeigen. Soweit zweckmäßig, werden gleiche Bezugszeichen für entsprechende Komponenten verwendet. Der Motor 30 und der Schalter 26 sind auf einer Schalterplatte 48 befestigt, die dieselbe Größe haben kann wie eine übliche Schalterplatte, die verwendet wird, um eine Schaltersteuerung, beispielsweise für die Beleuchtung in einem Raum, abzudecken. Durch eine Öffnung in der Schalterplatte 48 ragt der manuell zu betätigende Schalterknopf 28 heraus, und es kann sich hierbei um eine übliche Schalterwippe handeln, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Innerhalb des Schalters 26 ist ein mechanischer Schaltersatz 50, der entweder durch die Welle 36 des Motors oder das Niederdrücken des Knopfes 28 zu betätigen ist, schematisiert im eingeschalteten Zustand gezeigt, wie dies durch ausgezogene Linien veranschaulicht ist oder in der Ausschaltstellung zu bringen, veranschaulicht durch gestrichelte Linien.
• Von dem Schalter 26 geht ein drehbarer Wellenzapfen 52 aus, der eine Kurbel 53 und einen Kurbelzapfen 54 trägt, der von dieser ausgeht. Wie im einzelnen weiter unten beschrieben ist, ist die Kurbel 53 so konstruiert, daß sie geringfügig federnd ist. Der Wellenzapfen 52 ist mechanisch mit dem mechanischen Schaltersatz 50 verbunden und dreht sich zwischen einer ersten Drehstellung und einer zweiten Drehstellung, entsprechend dem Zustand des mechanischen Schaltersatz 50 hin und her. Wenn beispielsweise das mechanische Schaltersatz 50 in der Einschaltstellung bzw. der Kurzschlußstellung steht, wie dies gemäß Fig. 3 durch die ausgezogenen Linien gezeigt ist, wurde der Wellenzapfen 52 im Gegenuhrzeigersinne gedreht und, wenn der mechanische Schaltersatz 50 in der Ausschaltstellung oder mit unterbrochenen Kontakten steht, wie dies mit gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist, wurde der Wellenzapfen 52 im Uhrzeigersinne gedreht. Wenn der Wellenzapfen 52 rotiert, bewegt sich umgekehrt der Kurbelzapfen 54 längs eines Bogens, der durch den Drehwinkel bestimmt ist.
• Ein Mitnehmer 56 wird dazu verwendet, eine Verbindung zwischen dem Kurbelzapfen 54 und der Welle 36 herzustellen, um die duale Steuerung des Schalters 26 zu gestatten. Der Mitnehmer 56 hat im wesentlichen die Gestalt eines dreieckigen Teils mit einer offenen Mitte 58. Eine Ecke des Mitnehmers 56 ist an der Welle 36 befestigt und die dieser Ecke gegenüberliegende Seite ist bogenförmig gestaltet, wobei sie einen Radius hat, der näherungsweise dem radialen Abstand von der Welle 36 entspricht. Die anderen beiden Seiten des Mitnehmers 56 ragen geringfügig über das Ende des Kurbelarmes 53 hinaus, von dem der Kurbelzapfen 54 ausgeht, so daß der Kurbelzapfen 54 etwas unterhalb der inneren Kante der Seite 59 in die offene Mitte 58 zeigt. Wenn die Motorwelle 36 in eine Drehrichtung durch einen der Impulse nach Fig. 2 gedreht wird, bewegt sich die Mitnehmer 56 entsprechend und die innere Kante der nachlaufenden Seite 60 oder 62 nimmt den Kurbelzapfen 54 mit. Während der Zeit, die der Strom ic minimal in der in Fig. 1 gezeigten Motoransteuerung fließt, bewegt sich der Mitnehmer 56 nur dann, wenn er in eine andere Stellung durch eine von Hand bewirkte Drehung des Kurbelzapfens 54 gezwungen wurde.
• Anhand der Fig. 5A bis 5C wird nunmehr das Zusammenwirken zwischen der Mitnehmer 56 und dem Kurbelzapfen 54 beschrieben. Bei der Erläuterung der Fig. 5A bis 5C wird ersichtlich, daß es drei unterschiedliche Stellungen gibt, die auftreten können, und zwar sind diese die Stellung, in der der Schalter Aus oder Ein oder im Übergang zwischen Aus oder Ein sein kann. Die Fig. 5A und 5B zeigen die entsprechenden Aus- und Ein-Stellungen des Kurbelzapfens 54 und des Mitnehmers 56, während Fig. 5C die Positionen des Kurbelzapfens 54 und des Mitnehmers 56 während eines Übergangs veranschaulicht.
• Zunächst zeigt Fig. 1 den Schalter 26 in der Aus- Schaltstellung, d. h. der mechanische Schaltersatz 50 ist in der Stellung mit unterbrochenem Stromkreis, wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 angedeutet ist. Die Aus-Schaltstellung ergibt sich infolge des Kurbelzapfens 54, der rechts von der Vertikalen, ausgehend von der Welle 36 und dem Wellenzapfen 52, steht. Dies ist das Ergebnis entweder des Niederdrückens des Schalters 28 in dessen Ausschaltstellung oder der Wirkung des Motors 30, der die Mitnehmer 56 nach rechts bewegt hat.
• Wenn der Knopf 28 niedergedrückt ist, um den Schalter 26 aus der Ein-Schaltstellung, wie sie in Fig. 5B gezeigt ist, in die Aus-Schaltstellung zu bringen, bewegt sich der Kurbelzapfen 54 nach rechts und gegen die innere Kante der Seite 62 des Mitnehmers 56, wodurch der Mitnehmer 56 nach rechts bewegt wird. In dem Maße, in dem die Welle 36 frei drehbar ist, bewegt sich der Mitnehmer weiter nach rechts, bis er durch die Kante 60, die an dem Kurbelzapfen 54 anstößt, gestoppt wird. Jedoch kann der Mitnehmer 54 kurz vor der Stellung gemäß Fig. 5A anhalten, und zwar infolge einer internen Bremse der Welle 36, beispielsweise infolge der Kräfte des Magneten in dem Motor 30.
• Wenn der Motor 30 durch geeignete Signale über die Adern 16 und 18 veranlaßt wird, den Kurbelzapfen 54 und somit den Schalter 26 in die Aus-Schaltstellung zu bewegen, wird der Mitnehmer 56 aus der in Fig. 5B gezeigten Stellung in die in Fig. 5A gezeigte Stellung bewegt. Während dieser Bewegung berührt die innere Kante der Seite 60 des Mitnehmers 56 den Kurbelzapfen 54 und bewegt diesen in die rechte Stellung gemäß Fig. 5A. Um die gewünschte Bewegung des Kurbelzapfens 54 zu gestatten, muß es der Abstand zwischen dem Kurbelzapfen 54 und der gegenüberliegenden Innenkante der Seite 60 der Motorwelle 36 ermöglichen, eine hinreichende Drehzahl für die Bewegung des Kurbelzapfens 54 zu erreichen. Diese Drehzahl in Verbindung mit der Masse der Seite 60 erzeugt eine ausreichende Kraft, um die Federspannung des dem Schaltersatz 50 zugeordneten Mechanismus zu überwinden. Die Federwirkung, die dem Kurbelarm 53 innewohnt, verhindert, daß die von dem Mitnehmer 56 gegen den Kurbelzapfen 54 einwirkende schlagartige Kraft, den inneren Mechanismus des Schaltersatz 50 erreicht.
• Falls es erforderlich ist, den Kurbelzapfen 54 aus der Aus-Schaltstellung nach Fig. 5A in die Ein-Schaltstellung nach Fig. 5B zu bringen, sind die Wirkungen genau umgekehrt zu denen, wie sie oben beschrieben sind.
• Während der Bewegung des Kurbelzapfens 54 und des Mitnehmers 56 aus der einen Stellung in die andere Stellung gleitet gemäß Fig. 5C der Kurbelzapfen 54 längs der berührten Seite 60 oder 62 des Mitnehmers nach unten. Der Grund hierfür ist, daß die Drehachse für den Kurbelzapfen 54 näher bei der Platte 48 ist als die Drehachse des Mitnehmers 56. Die offene Mitte 58 des Mitnehmers 56 gestattet eine relative Bewegung des Kurbelzapfens 54 nach unten gegen die innere Kante der antreibenden Seite 60 oder 62. Die nach unten gerichtete maximale Relativbewegung ist in Fig. 5C veranschaulicht, die auch den Kurbelzapfen 54 in gestrichelten Linie darstellt. Somit muß die offene Mitte 58 so bemessen sein, daß sie zumindest diese nach unten gerichtete Relativbewegung aufnehmen kann.
• Es ist ersichtlich, daß unter Verwendung der Kombination aus dem Mitnehmer 56 und dem Kurbelzapfen 54, wie in den Fig. 5A bis 50 gezeigt, der Schalter von Hand aus der einen in die andere Stellung gebracht werden kann, ohne nennenswert den Mitnehmer 62 zu bewegen. Mit anderen Worten, der Mitnehmer 62 wird nur in Abhängigkeit von Signalen, die den Motor 30 steuern, bewegt und nicht in Abhängigkeit von einer Betätigung des Knopfes 28. Dies ist wünschenswert, um eine Abnutzung und Belastung des Motors zu vermeiden, ebenso wie Störsignale infolge einer Drehung der Welle 36.

Claims (10)

1. Motorbetriebener Schalter (12) für ein System, in dem eine zentrale Steuerung (20) Signale erzeugt, um den Zustand des Schalters (12) zu steuern, wobei der Schalter (12) aufweist: Motormittel (30), um in Abhängigkeit von den Steuersignalen eine Welle (36) im Uhrzeigersinne oder im Gegenuhrzeigersinne zu drehen; Schaltermittel (26), um zwei Kontakte in eine geöffnete Schaltstellung oder eine geschlossene Schaltstellung zu bringen, wobei die Schaltermittel (26) einen drehbaren Zapfen (52) aufweisen, der einen davon ausgehenden versetzten Fortsatz (54) trägt, wobei der Zapfen (52) nicht mit der Welle (36) fluchtet und gedreht wird, derart, daß sich der versetzte Fortsatz (54) längs eines Bogens zwischen einer ersten Position, in der die Kontakte (50) geöffnet sind, und einer zweiten Position hin- und herbewegt, in der die Kontakte (50) geschlossen sind; und Mitnehmermittel (56), die eine mittige Öffnung (58) aufweisen, in die der versetzte Fortsatz (54) hineinragt, wobei ein Ende der Mitnehmermittel (56) an der Welle drehfest angebracht ist, die mittige Öffnung (58) zwei innere Kanten (60, 62), die bezüglich der Welle (36) radial verlaufen, und Motormittel (30) aufweist, die die Mitnehmermittel (56) drehen, damit die inneren Kanten (60, 62) der Mitnehmermittel (56) den versetzten Fortsatz (54) zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und herbewegen, wobei die inneren Kanten (60, 62) sich ein Stück weit erstrecken, um eine relative Radialbewegung des versetzten Fortsatzes (54) gegenüber den inneren Kanten (60, 62) der Mitnehmermittel (56) bei der Bewegung einer der inneren Kanten (60, 62) gegen den versetzten Fortsatz (54) zu ermöglichen, um den Zustandswechsel der Schaltermittel (26) zu bewirken.

2. Motorbetriebener Schalter nach Anspruch 1, bei dem der versetzte Fortsatz (54) mittels eines Blattfederarms (53) mit dem Zapfen (52) verbunden ist.

3. Motorbetriebener Schalter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Schaltermittel (26) ferner durch einen Benutzer betätigbare Mittel (28) aufweist, um den Zustand der Schaltermittel (26) bei der manuellen Betätigung durch den Benutzer zu ändern, wobei die manuelle Betätigung den durch die Motormittel (30) in Abhangigkeit von den Steuersignalen eingestellten Zustand der Schaltermittel (26) übersteuert.

4. Motorbetriebener Schalter nach Anspruch 3, bei dem die Betätigung der benutzerbetätigbaren Mittel (28) den Zapfen (52) und den versetzten Fortsatz (54) veranlaßt, sich zu drehen, um die Mitnehmermittel (56) zu bewegen.

5. Motorbetriebener Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuersignale Impulssignale sind, um die Welle (36) nur während einer begrenzten Zeit anzutreiben, wobei die begrenzte Zeit die Zeit ist, um den versetzten Fortsatz (54) von der einen Stellung in die andere Stellung zu bringen.

6. Motorgesteuerter und durch einen Benutzer betätigbarer Schalter (12) zur Verwendung in einem automatischen Gerätesystem, in dem eine Gerätesteuerung (20) Signale erzeugt, um den Zustand des Schalters (12) zu steuern, und bei dem ferner der Schalter (12) durch manuelles Einwirken zu betätigen ist, um die Schalterzustände zu wechseln, wobei der Schalter (12) aufweist: Motormittel (30), um eine Welle (36) in Abhängigkeit von den Steuersignalen in eine von zwei Drehrichtungen um einen ersten Winkelbetrag zu drehen; einen Satz von Schalteranschlüssen (38, 40), eine zwischen einer ersten (Fig. 5A) und einer zweiten (Fig. 5B) Stellung hin- und herbewegbare Einrichtung, um entsprechend zwischen den Anschlüssen (38, 40) einen offenen Stromkreis oder einen Kurzschluß zu erzeugen; mit der Einrichtung zusammenwirkende Zapfenmittel (52), die sich um einen zweiten Winkelbetrag zwischen der ersten und der zweiten Zapfenstellung drehen, wenn sich die Einrichtung zwischen der ersten und der zweiten Stellung hin- und herbewegt; benutzerbetätigbare Mittel (28), die durch einen Benutzer manuell von einer ersten in eine andere Stellung zu bringen sind, wobei die benutzerbetätigbaren Mittel (28) mit der Einrichtung oder den Zapfenmitteln (52) zusammenwirken, um die Zapfenmittel (52) und die Einrichtung zu veranlassen, sich in eine andere Stellung zu bewegen; an den Zapfenmitteln (52) befestigte und von diesen wegstehende versetzte Fortsatzmittel (54) und Mitnehmermittel (56) mit einer mittigen Öffnung (58) wobei ein Ende der Mitnehmermittel (56) an der Welle (36) der Motormittel befestigt ist, die versetzten Fortsatzmittel (54) in die mittlere Öffnung der Mitnehmermittel (56) an einer Stelle hineinragen, die von der Verbindung der Mitnehmermittel (56) mit der Welle (36) entfernt liegen, wobei die Motormittel (30) die Mitnehmermittel (56) mit einer Kraft antreiben, die ausreicht, um die versetzten Fortsatzmittel (54) zu drehen.

7. Schalter nach Anspruch 6, bei dem ein Blattfederarm (53) den versetzten Fortsatz (54) mit dem Zapfen (52) verbindet.

8. Schalter nach Anspruch 7, bei dem die Motormittel (30) die Welle (36) lediglich eine bestimmte Zeit lang antreiben, die kürzer ist als die Zeit, die die versetzten Fortsatzmittel (54) benötigen, um von einer Seite der Mitnehmermittel (56) längs des Bewegungsbogens zu dessen anderer Seite zu gelangen.

9. Schalter nach Anspruch 8, bei dem die Welle (36) frei drehbar ist, es sei denn, sie wird angetrieben.

10. Schalter nach Anspruch 9, bei dem die Motormittel einen Gleichstrommotor (30) mit einer Wicklung (32) und eine Motorsteuerschaltung umfassen, die einen mit der Wicklung (32) in Serie liegenden Kondensator (42) sowie einen Schalter (26) aufweisen, um entweder eine Stromversorgung oder einen Kurzschluß parallel zu der Serienschaltung aus dem Kondensator (42) und der Wicklung (32) zu schalten.