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Elektromagnetisches Relais für kraftgetriebene elektrisch gesteuerte
Büromaschinen, vorzugsweise durch Zählkarten gesteuerte Geschäftsmaschinen Die Erfindung
betrifft die Ausbildung von Vielfachkontaktgebern bei elektrisch gesteuerten Maschinen
mit Kraftantrieb und bezweckt im besonderen die Ausbildung von Vielfachkontaktrelais,
wie sie bei solchen Maschinen, insbesondere auf dem Gebiet der statistischen und
Geschäftsmaschinen, in , ausgedehntem Maße als elektromagnetische Relais Anwendung
finden, in der Weise, daß bei gedrängter Form der Relais- eine große Zahl von Kontakten
in ihrer Wirkungsweise zeitlich bequem überwacht werden kann. Die Ausbildung solcher
elektromagnetischen. Relais als Vielfachkontaktrelais stößt auf die Schwierigkeit,
daß die Relais zu schwer ausfallen, uni auf elektromagnetischem Wege nüt einem erträglichen
Energieaufwand zuverlässig-'betätigt zu werden. Gemäß der Erfindung wird die Schwierigkeit
dadurch überwunden, -daß die" in zeitlicher überwachung zu betätigenden Kontaktorgane
des Relais an einem Drehkörper angeordnet werden, welcher unter Steuerung durch
ein Elektromagnetsystem an den Kraftantrieb der Maschine periodisch angekuppelt
wird. Die periodische Ankupplung von drehbaren Schaltkörpern an einen für sie vorgesehenen
Antriebsmotor ist zwar an sich bekannt, jedoch ist bisher nicht erkannt worden,
daß durch eine solche periodische Ankupplung elektrischer Drehschalter gerade dann
besondere Vorteile für elektrisch gesteuerte Maschinen mit Kraftantrieb - erzielt
werden können, wenn es sich darum handelt; eine große Zahl .von Kontakten, deren
Wirksamkeit
elektromagnetisch beherrscht «-erden soll, periodisch
ein- und auszuschalten. Solche Vielfachkontaktrelais sind wegen der großen Zahl
der von ihnen zu bedienenden Kontakte unvermeidlich von nicht ganz geringem Gewicht,
so daß man zwar ihre Einschaltung elektromagnetisch ohne Aufwand erheblicher elektrischer
Energiemengen bcwirken kann, daß man aber nicht ihre üdmale Schaltbewegung auf diesem
Wege rr` den in den Maschinen zur Verfügung stehen-" den elektrischen Energien bedienen
kann. Diese Schwierigkeit der Verwendung von elektromagnetisch beherrschten Vielfachkontaktrelais
fällt aber fort, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die für den Schaltvorgang des
Relais erforderliche Energie durch die mechanische Antriebskraft der Maschine geliefert
wird, während die jedesmalige Auslösung auf elektromagnetischem Wege unter geringem
Energieaufwand vor sich geht.
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Die Erfindung ist auf den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. i zeigt die Gesamtanordnung einer Stromkreiswechseleinrichtung
gemäß der Erfindung nebst dem zugehörigen Malteserkreuzgetriebe.
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Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i.
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Fig.3 und ¢ stellen Beispiele von Stromverbindungen dar, welche .
durch die Vorrichtung überwacht werden können.
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Fig.5 ist eine Ansicht der Vorrichtung in einer Schaurichtung senkrecht
zur Linie 5-5 der Fig. i.
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Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. i.
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Fig. ; veranschaulicht den zeitlichen Ablauf der Arbeitsvorgänge von
Teilen der Vorrichtung.
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Fig.8 und 9 zeigen in einem Querschnitt bzw. einem mittleren Längsschnitt
eine Kommutatoreinrichtung mit gegenüber Fig. i und 2 abgeänderter Kontaktbürstenform.
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Fig. io ist eine schaubildliche Darstellung eines Bürstensatzes der
in Fig. s und 9 dargestellten Kommutatoreinrichtung.
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Fig. i i, 12 und 13 zeigen den zur Vorrichtung gehörigen Kupplungsmechanismus
in verschiedenen Betriebsstellungen.
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In Fig. i ist mit i o eine treibende _ Welle bezeichnet, welche dauernd
umlaufen kann und einen zweiarmigen Teil i 1 trägt, der an seinen beiden Enden mit
Rollen i-- ausgerüstet ist. Unterhalb der Welle i o und parallel zu ihr ist eine
Welle 13 gelagert, auf der ein Maiteserkreuz 14 mit vier Schlitzen 15 fest angeordnet
ist, welches mit den Rollen 12 und auch mit einem Sperrabschnitt 16 des Teiles i
i zusammenwirkt. Jeder der Schlitze 15 ist an seinem offenen Ende so gestaltet,
daß das iNlalteserkreuz nach dem Eintritt einer Rolle 12 in einen Schlitz 15
zunächst einen Augenblick in Ruhe verharrt. Das ist dadurch erreicht, daß die Schlitze
15 an ihrem äußeren Ende beiin Eintritt einer Rolle 12 Kreisbogen darstellen, «-elche
konzentrisch zur Welle i o liegen.
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@In Fig.7 ist ein Schema des zeitlichen ' @xufs der Bewegungsvorgänge
des Malgegeben, gegeben, welche sich bei einer ''vollen Umdrehung der Welle io einstellen.
Die Figur zeigt, daß nach dem ersten treten einer Rolle 12 in einen Schlitz 15
das Malt:eserkreuz während einer Drehbewegung der Welle von 9" in Ruhe verharrt,
worauf der Teil 14 des Malteserkreuzes eine Vierteltundrehung macht, während die
Welle 1o sich um 36 dreht, worauf das Malteserkreuz wiederum stillsteht, bis die
zweite Rolle 12 in den nächsten Schlitz eintritt und eine Wiederholung der Vorgänge
am Malteserkreuz herbeiführt.
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Auf der Welle 13 des Malteserkreuzes sitzt ein Zahnrad 17, welches
in Eingriff mit einem Zahnrad 18 steht, das auf einer Welle 19 befestigt ist. Das
Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 17 und 18 ist i : 21; ü, so daß für
jede Viertelumdrehung des Zaliiirades 17 die Welle 19 eine Winkeldrehung
von 36" oder ';`,(,-Umdrehung macht.
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Auf der Welle 19 sitzen Zahnräder 2o, welche dazu dienen, die Stromwechseleinrichtungen
zu betreiben, und zwar sind ebenso viele Zahnräder 2o vorgesehen, als Stromiiechseleinrichtungen
betrieben werden sollen. Jede Stromwechseleinrichtung weist eine Tragplatte 21 auf,
welche verschiebbar in geeigrieten \uten von Gestellwänden 22 sitzt, die in ihrer
wirksamen Lage durch Riegel 23 @Fig. i) gesichert werden kann. Auf jeder Platte
2 i ist ein Zahnrad 24. gelagert, das beim Einschieben der Platte in das genutete
Geste1122 in Eingriff mit dem treibenden Zahnrad 2o auf der Welle i9 gelangt. Nach
I?ntfernung der Riegel 23 kann die Platte 21 mit Leichtigkeit herausgezogen werden.
Jede Platte 21 trägt zwei getrennte und voneinander unabhängige Sätze von Bürsten
und Kommutatoren für die Stromwechselung. In Fig. i ist am oberen Teil der Platte
21 der Bürstensatz mit dem zugehörigen Kommutator dargestellt, während am unteren
Teil der Platte der Kupplungsmechanismus gezeigt ist, der hinter dem Bürstensatz
und dem Kommutator liegt, welche als entfernt zu denken sind.
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Das Zahnrad 24 steht in Eingriff mit einem Zahnrad 25, mit dem ein
Schaltrad 26 starr verbunden ist. Das Zahnrad und Schaltrad sind auf einen Zapfen
27 vermittels eines Kugellagers aufgesetzt. Aus der oben angeb benen Erläuterung
des Antriebes des Maltesexkreuzes
ist ersichtlich, daß das Zahnrad
25 und das Schaltrad 26 bei jedesmaligem Eingriff einer Rolle 12 in einen
Schlitz i 5 tim 1/1.0-Umdrehung gedreht werden und daß die eintretende schrittweise
Bewegung eine schrittweise Vorschaltung des Schaltrades zur Folge hat.
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Auf dem Zapfen 27 ist auch ein Ring z8 (Fig.2) vermittels Kugellagers
gelagert, an dem eine mit Aussparungen . versehene Scheibe 29 sitzt. Der Ring 28
trägt auch ein Schaltrad 30, welches drehbar an ihm sitzt. An der Scheibe 29 ist
eine Kupplungsklinke 31 angeordnet, welche bei 32 an der Scheibe drehbar befestigt
ist.
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Wie aus Fig.2 und 6 ersichtlich ist, liegt dis Klinke 31 in der Ebene
des treibendes Schaltrades 26. Das Schaltrad 30 liegt zwischen der IGinke 3 i und
der diese tragenden Scheibe 29. Das Schaltrad 3o ist mit einer Übung 33 (Fig. i
i bis 13) versehen, durch welche eine Abstandsbuchse 34 und deren "Pragzapfen 32
hindurchragt. An dem oberen linde der Klinke 31 greift eine Feder 35 an, welche
mit ihrem ablaufenden Ende mit einem Zapfen 36 verbunden ist, der an der Scheibe
29 sitzt. Der Zapfen 36 ragt auch durch eine Üffnung im Schaltrad 3o.
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Die Klinke 31 trägt einen Zapfen 37, welcher mit einer Kurvenfläche
38 im Schaltrad 30 zusammenwirkt. _ Die normale Stellung der 'feile ist in
Fig. i i dargestellt, wo die Klinke 31 sich außer Eingriff mit der Verzahnung des
Schaltrades 26 befindet, weil die Kurveni-läche 38 sich. gegen den Zapfen 37 legt.
Wenn das Schaltrad 3o sich entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers dreht, dann entfernt
szch die Kurvenfläche 38 vom Zapfen 37 und ermöglicht der Feder 3 5, die Klinke
31 zu drehen und dadurch in Eingriff mit der Verzahnung des Schaltrades 26 zu bringen,
so daß die Teile dann die in Fig. 12 dargestellte Lage einnehmen.
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Die Seheibe 29 wird gewöhnlich durch einen Arm 39 festgehalten, dessen
freies Ende durch. eine Feder 4o in Eingriff mit dem Umfang der Seheibe gehalten
wird. Wenn die Scheibe 29 dadurch gegen Drehung gesperrt ist, dann sticht die Feder
35 den Zapfen 37 gegen die Kurvenfläche 38 zu drücken und das Schaltrad 3o entgegen
dem Drehsinn des Uhrzeigers zu drehen.
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Das Schaltrad 30 ist mit Zähnen 30a versehen, welche durch
eine bei 42 gelagerte Klinke 41 @erfaßt werden. können, die unter der Einwirkung
einer Feder 43 steht. -Wenn der Arm 41 entgegen dein Zuge der Feder .13 gedreht
wird, so daß sein freies Ende außer Eingriff mit einem Zahn 3oa des Schaltrades
30 gelangt, dann kann das Schaltrad entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers
" ge-
dreht -werden, wobei die Klinke 3 i aus der in Fig. i i dargestellten
Lage in die in Fig. 12 dargestellte Lage übergeht, bei welcher sie einen Zahn des
treibenden Schaltrades 26 erfaßt. Die Scheibe 29 wird dann- gedreht; bis die Klinke
wieder außer Eingriff mit dem treibenden Schaltrad gelangt ist. Die Entkupplung
wird durch Abwärtsbewegung. des Armes 41 herbeigeführt. wobei dieser in die Bewegungsbähn
der Zähne 3oa eintritt und demgemäß den sich gegen seine Nase hin bewegenden Zahn
3o« auffängt, so daß das Schaltrad 3o stehenbleibt. Dabei wird durch die Kurvenfläche
38 die Klinke 31 außer Eingriff mit dem treibenden Schaltrad gebracht.
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Die Ausrückbewegung des Armes 41 wird durch ein Magnetpaar ¢4. überwacht,
dessen Anker 45 fest mit dem Arm 41 verbunden ist, so daß die Erregung des Magneten
eine Schwingbewegung des Armes 41 im Drehsinn des Uhrzeigers, also eine Einrückbew
egung zur Folge hat. Die Ausrückbewegung' des Armes ¢ i kßrnmt durch .einen Ansatz
,16 eines Armes 4; zustande, welcher mit dem Sperrarm 39 zusammenhängt.
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Nachdem eine Kupplung erfolgt und die Bewegung der Scheibe 29 eingerückt
ist, veranlaßt der gezahnte Umfang dieser Scheibe eine Drehung der Arme 39. 47 mit
der Wirkung, daß der Ansatz 46 dem Arm 41 eine Schwingbewegung erteilt, wobei er
in diejenige Stellung gelangt, bei welcher er einen sich ihm nähernden Zahn 30a
des Schaltrades 3o aufzufangen vermag. Diese Stellung der Teile ist in Fig.13 dargestellt,
wobei die Seheibe in der Lage gezeigt ist, nachdem sie' lj2p-Umdr-ehung entsprechend
einer Winkeldrehung von 18 aus ihrer Ausgangsstellung heraus ausgeführt hat.
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Auf dem Zapfen 27 (Fig. 2) sitzt drehbar eine Buchse 48, welche einen
Kontaktbürstenhalter 49 trägt, der mit Zapfen 5o versehen ist, welche sich in Öffnungen
der Scheibe 29 hinein erstrecken. wodurch der Bürstenhalter und die Buchse zusammen
mit der Scheibe gedreht werden. Der Halter 49 ist mit Schlitzen 5oa versehen, welche
in Richtung der Achse des Halters verlaufen, in deren jeden ein Bürstenhalter 51
eingeschoben und durch. eine Mutter 52 festgestellt werden kann. Die Bürsten besitzen
die aus Fig. i ersichtliche Form und arbeiten mit Kommutatorkontaktstücken 53 zusammen,
welche in einen Klotz 54 eingesetzt sind. Die Kommutatorkontaktstücke ragen über
den Klotz 54 Hinaus, wie bei 55 angedeutet ist, und können mit ihren Enden Anschluß
an Drähte oder Kabel und- durch diese an Klemmen 56 erhalten. _ In, Fig.2 sind an
jedem Bürstenhalter drei Bürsten 51 dargestellt. welche mit drei Sätzen
von
Komrnutatorkontaktstücken 5.1 zusammenarbeiten, welche nebeneinander auf Pfosten
57 angeordnet sind. In Fig.8 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Bürstenanordnung
dargestellt, wobei die Bürsten verschiedene Länge besitzen, so daß, während eine
Bürste sich in Anlage mit einem Kontaktstück 53 befindet, eine andere Bürste am
gleichen Halter in Berührung mit dem isolierenden Klotzabschnitt zwischen zwei Kontaktstücken
steht. Diese abgeänderte Form einer Bürstenanordnung ist in Fig. io schaubildlich
für zwei Bürstenpaare dargestellt, wobei die Bürsten des einen Paares kürzer sind
als die beiden Bürsten des anderen Paares. Diesen vier Bürsten sind natürlich auch
vier Kommutatorkontaktringe 5¢ zugeordnet. nie aus Fig. 9 ersichtlich ist.
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In der Grundstellung der Teile im Ruhezustand des Schaltrades 26 befindet
sich der treibende Zahn der Klinke 3 i um 18'" vor dem nächsten Zahn des Schaltrades
26, so daß, wenn die Klinke bei dieser Stellung eingerückt wird, ein Erfassen der
Klinke erst eintritt, wenn das Zahnrad eine Winkeldrehung von 18' ausgeführt hat.
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Da die Malteserkreuzeinrichtung, wie dies bereits erläutert wurde,
nur um einen W inkehvert von 36° dreht, so beträgt die auf die Klinke 31 übertragene
Drehbewegung nur 18'. Das ist der Betrag, der nötig ist, um die Bürste 51 aus der
in Fig. i i und 12 dargestellten Lage in die in Fig.13 dargestellte Lage zu überführen.
Wenn diese Drehung vor sich geht, dann erfährt der Arm 39 durch die gezähnte Scheibe
29 eine Schwingbewegung, und der Arm q.1 wird gesenkt, so daß er den nächsten Zahn
30a des Schaltrades 3o auffängt. Diese Bewegung der Teile ist schematisch in Fig.
7 veranschaulicht, aus welcher der Zeitpunkt entnommen werden kann, in ivelcliem
die Kupplung eingerückt wird und der im wesentlichen in der Mitte des Zeitraumes
liegt, währenddessen das Malteserkreuz sich in Bewegung befindet; so daß die Bürste
tatsächlich anschließend um i S' gedreht wird. Die Teile bleiben dann in der in
Fig.13 dargestellten Lage, bei welcher sich die Bürste in Berührung mit dem Kommutatorkontaktstück
53 befindet, bis die zweit Rolle 12 in den nächsten Schlitz 15 der Malteserkreuzeinrichtung
eintritt. Unter dem Einfluß des dadurch auf das Malteserkreuz übertragenen Antriebes
wird die Scheibe 29 gedreht, und während der Winkeldrehung um i 8° wird die Bürste
51 außer Eingriff mit dem Kommutatorkontaktstück gebracht, und es erfolgt die Abkupplung
in dem genannten Zeitpunkt. Das Schaltrad 26 rückt jedoch 18 -weitere Grade vor
und gelangt erst dann zurrt Stillstand: Die Einrückung der Kupplung durch Erregung
der - Magnete 44 kann durch Schließung eines Nockmikontaktes 6o herbeigeführt werden,
dessen Betätigungsnocken 61 auf der Welle io sitzt (Fig.3 und. 4.). Bei jeder Umdrehung
der Welle i o «=erden die Magnete 4.4. also einmal erregt, und es «=erden in Verbindupg
damit die Bürsten um 18° verstellt und veranlassen dabei jede gewünschte Stromkreisänderung.
Die Stromkreisänderung gilt für eine gewisse Zeitdauer, die in Fig. ; durch eine
an beiden Enden mit Pfeilspitzen versehene Linie dargestellt ist. Am Ende dieses
Zeitabschnittes werden die Stromkreise wieder rückgebildet, und es wiederholt sich
das gleiche Spiel unter Drehung der Scheibe :9 unter Vorschaltung des zugeordneten
Bürstenkörpers um 1/,o-Unidrehung für jede Umdrehung der Hauptwelle io.
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Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine einfache Form eines Stromkreises,
mit dem zusammen die Vorrichtung benutzt werden kann. In dieser Figur ist ein Satz
Kommutatorkontaktstücke parallel geschaltet und an den positiven Hauptleiter einer
Stromquelle angeschlossen, während die zum mittleren Kontaktstücksatz gehörigen
Kontaktstücke einzeln an eine Lampe eines Lampensatzes 7o angeschlossen sind und
die Kontaktstücke des rechtsseitigen Satzes einzeln an die Lampen eines Satzes 71
angeschlossen sind, wobei die beiden Lampensätze ihrerseits Anschluß an den negativen
Hauptleiter der Stromquelle besitzen: Wenn sich die Bürsten zwischen den Kontaktstücken
53 befinden, werden keine Stromkreise geschlossen. Bei Erregung des Magneten 44
erfahren jedoch alle Bürsten 51 eine Verstellung, wodurch je eine Bürste mit einem
Kontaktstück 53 des linksseitigen Satzes und die beiden anderen Bürsten in Berührung
mit den Kontaktstücken des mittleren und des rechtsseitigen Satzes gelangen, wobei
die Stromkreise für alle Lampen geschlossen werden. Die darauffolgende selbsttätige
Verstellung der Bürsten unterbrich dann alle Stromkreise wieder, und die Lampen
erlöschen.
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In Fig..q. ist die abgeänderte Bürstenform mit Bürsten verschiedener
Länge in Verbindung mit Stromkreisen für einen Lampensatz 8o und einen Lampensatz
81 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung stehen die beiden linksseitigen Sätze von
Kontaktstücken 53 für gewöhnlich in Berührung mit den längeren Bürstenpaaren 51
und schließen Stromkreise durch die Lampen 81. Wenn in diesem Fall der Magnet 4.¢
erregt wird, dann werden die Bürsten 51 so verstellt, daß sie außer Berührung mit
den Kontaktstücken 53 treten, während die Kontaktstücke der beiden rechtsseitigen
. Kontaktstücksätze mit den rechtsseitigen
Bürstenpaaren in Berührung
kommen, so daß die Stromkreise durch die Lampen 8o geschlossen werden, während die
Lampen 8 i infolge Unterbrechung ihrer Stromkreise erlöschen.
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Bei dieser Anordnung werden die Sätze von Stromkreisen abwechgelnd
geschlossen. In Fig. 4 ist auch ein Tastenkontakt 75 und ein Schalter 76 dargestellt,
welcher letztere in der Offenstellung die Erregung des Magneten 44 nur zul,äßt,
wenn der Tastenkontakt 75 geschlossen ist, so daß eine Verstellung der Stromkreise
und ihre selbsttätige Wiederherstellung vor sich gehen kann, wenn der Kontakt 75
geschlossen ist. Wenn der Schalter 76 geschlossen ist, dann kann der Vorgang natürlich
selbsttätig und wiederholt eintreten.