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Zeitschaltwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Zeitschaltwerk,
welches insbesondere für die Anfertigung von Lichtbildern durch Zeitrafferaufnahmen
bestimmt ist, aber auch vorteilhaft zur Auslösung von anderem. ähniichenArbeits-@
vorgängen verwendet werden kann, die nach bestimmten einstellbaren Zeitabschnitten
zur Wirkung kommen und sich gegebenenfalls auch noch selbsttätig wiederholen sollen.
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Die bisher bekannten Zeitschaltwerke lassen sich nach ihrem Aufbau
in der Hauptsache in zwei Gruppen einteilen. Die einen haben einen zeitgeregelten.
Motor, ein Uhrwerk od. dgl. als Antriebsmittel, das mittels einer Kontaktscheibe
oder Stifte in periodischem Zeitabständen Schaltfunktionen auslöst. Die zweite Gruppe
benutzt Ablauf- oder Verzögerungswerke verschiedenster Art mit Unruhen, Pendeln,
Luft- oder Flüssigkeitsdämpfung usw., die sich zufolge Einschaltens der Erregerspannung
eines Elektromagneten zunächst aufziehen, dann verzögert ablaufen, danach sich wieder
aufziehen, ablaufen usw.
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Die erste Gruppe hat den Vorzug größerer Genauigkeit, aber den Nachteil,
sich schlecht auf Zeitwerte mit Einheiten verschiedener
Größenordnung
einstellen zu lassen: bei der zweiten Gruppe lassen sich zwar durch Beeinflussung
des Hemmwerks leicht verschiedene Zeiten einstellen. Jedoch summieren sich in der
Folge die Ungenauigkeiten der einzeliten Ablaufperioden und können bei gröberer
Schalthäufigkeit zu sehr erheblichen Abweichungen vom Sollwert führen.
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Es sind auch schon Zeitschaltwerke bekanntgeworden. bei denen durch
einen finit einer Bestimmten Schrittgesch-,vindigkeit fortlaufenden Schrittschalter
nach Erreichen einer vorher eingestellten Schaltzeit mit verschiednen Einheiten
eine Schaltfunktion ausgelöst wird. Diese- Stiminierung kleiner und größerer Zeiteinheiten
auf elektrischem Wege zum Zweck der Auslösung einer Schaltfunktion nach Erreichen
einer bestimmten Summe erfordert aber bei dein mehrstufigen, z. E. dekadischen Aufbau
einen erheblichen Aufwand an Schalt- und Antriebs°lenienten.# ErtindutigsgemäP,
wird nun vorgeschlagen. einzelne, im allgemeinen nicht verstellbare Zeiteinheiten.
mittels eines dekadisch oder ähnlich aufgebauten mechanischen Zählwerks bekannter
Art mit einzeln einstellbaren Zahlenrollen zu addieren. bei welchem infolge seines
Aufbaues und eines zeitgeregelten. Antriebs nach Erreichen einer an ihm einstellbaren
Summe die gewünschte Schaltfunktion ausgelöst wird.
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Sollen diese Auslösungen sich periodisch wiederholen, so soll erfindungsgemäß,
ein Zählwerk ebenfalls bekannter Bauart Verwendung finden. das im unmittelbaren
AnschIuß an eine Auslösung selbsttätig eine Rückstellung des Zählwerks in die anfangs
eingestellte Lage finit dein ursprünglich eingestelltenWert der Schaltperiode vornimmt,
so daß mit der Addition von vorn. begonnen wird und der \.`o.rg-ang sich fortlaufend
wiederholt.
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Es sind, beispielsweise in der Spulenwickeltechnik. mechanische Zählwerke
bekannt. an denen sich vor Beginn des eigentlichen Zählvorgangs eine bestimmte Summe
einstellen läßt und die beim Erreichen dieser Sunime irgendeine mechanische oder
elektrische Schaltfunktion auslösen, etwa um die Wickelmaschine stillzusetzen od.
dgl. Verbindet man ein derartiges Zähl-,verk mit einem zeitgeregelten Antriebswerk.
z. B. einem Svrtclironmotor, der an einem frequenzko.ntrollierten Netz liegt, so
tritt nach Erreichen der gewünschten, vorher eingestellten Zeitsumme die Schaltfunktion
ein. Ist die Zeiteinheit beispielsweise i Sekunde. d.li. dreht sich die Antriebswelle
mit genau einer Umdrehung in der Sekunde und stellt man am Zählwerk die Summe izo
ein. so wird die Schaltaushsut.g genau nach z Minuten vom Einschalten des Geräts
ali erfolgen.
| Zur Er7eugttng der Zeiteinheiten kann ein |
| zeit<-et-egeltes Antriebsmittel bekannter Art |
| dien°n, hnispieIszveise ein Uhrwerk oder ein |
| wnclironmotor. dessen Welle in einer be- |
| stimmten Zeit einen Umlauf für den mecha- |
| nischen Antrieb macht, oder bei jeder Um- |
| drehung einen Kontakt schließt, der etwa |
| mittels eines Hubmagneten die Fortschaltung |
| des Zählwerks bewirkt. Dieses Antriebs- |
| mittel steuert .wie bei den früheren Anlagen |
| die Zeitabschnitte und erzeugt zeitehtlieiten, |
| die aper von einem Zählwerk mit Zahlenrollen |
| addiert werden. |
| in der Zeichnang ist die Erfindung in einem |
| Ausführungsbeispiel dargestellt. und zwar |
| zeigt |
| Fig. i eine schematische Darstellung des |
| Zeitschaltwerks in Rückansicht und |
| Fil-. ? in Seitenansicht. |
| Die Hauptbestandteile des Zeitschaltwerks |
| sind das zeitgeregelte Antriebsmittel i. ein |
| wachronmotor. das Zählwerke und der Rück- |
| st' 1lmaInet 3. Bei jeder Umdrehung des An- |
| triebswerks wird das Zählwerk schritt@yeise |
| uni in eine Zahl weitergerückt. in der Dar- |
| stellunii, z. B. über den durch Kurbelantrieb |
| bewegten Sperrzahn q, das SIwrrad ;. das mit |
| diesem starr verbundene Zahnrad (i und das |
| Ritze, ; bis zur ersten Zahlenrolle i i. die |
| nach jeder zehnten Schaltung die nächste |
| Zahlenrolle i? und über diese die folgenden |
| Rollen 13 his i; tveitersclialtet. Die Folge |
| diese: dekadischer. Aufbaues ist also bei den |
| im Beispiel dargestellten fünf Zahlenrollen, |
| daß jede Summe zwischen o und 99 999 ge- |
| zählt wird. |
| Mit den einzelnen Zahlenrollen dieses |
| Svstetns @ System I) ist «-feder je eine der |
| Rollen 2t bi. 2# @ eines z«-eiten Systems |
| (System ,I) gekuppelt. Diese Rollen sitzen |
| lese auf der Aclise ` und werden jeweils |
| durch die Drehung der zugehörigem Rollen |
| des Svsteins l weitergeschaltet. |
| Mit jeder der fünf Rollen 2. bis 23 des |
| Svstenis 11 ist je eine der zylindrischen |
| Scheiben 31 l;is 3; verbunden. die an einer |
| Stelle ihres Umfangs je eine der gruben- |
| artigen @`ertiefunvti .f1 bis .tragen. Auf |
| diesen fünf Scheiben liegt eiii fünffingriger |
| Tastliebel 9 unter dem Druck einer Feder auf. |
| hur dann. wenn sämtliche fünf Gruben .1i |
| his 4; in einer Richtung stehen. kann der |
| Hehel9 einfallen und schließt dabei so%yolil |
| den Kontakt für die gewünschte Schaltfunk- |
| tion als auch den Stromkreis für den Rück- |
| stelImagtietein 3, dessen Funktion «-eiter unten |
| beschrieben wird. |
| Dieser wichtige Zeitpunkt des Einfallens |
| des Tastliebels c) ist so gelegt. claß sämtliche |
| Rollen des Systems 11 in diesen Augenblick |
| in (-lein vorderen @eh@iusefenster io-@ den |
Wert a anzeigen. Solange- noch eine Rolle des Systems anders steht,
stützt sich der entsprechende Finger des Hebels hierauf, bis auch diese Rolle sich
in die Nullage gedreht hat.
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Da die- beiden Zahlenrollensysteme I und II gegenläufig gekuppelt,
die Zahlen aber gleichsinnig angeordnet sind, subtrahiert das System II, während
das System I addiert. Stellt man also vor Beginn des eigentlichen Zählvorgangs die
Rallen des Systems I auf o und die des Systems II, die man mittels des unter Federdruck
io stehenden Ausschwenkhebels 17 von den Rollen des Systems I entkuppeln kann, auf
die Zahlensumme, bei deren Erreichen die Schaltfunktion ausgelöst werden soll, dann
wird bei einer Kupplung der Systeme mit dem zeitgeregelten Antriebswerk z das System
I anfangen, von ö beginnend zu addieren, während das System II anfängt, von der
eingestellten Summe an zu subtrahieren.
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In dem Augenblick, wo das System I die gewiinschte Summe erreicht,
haben die fünf Rollen des Systems II den Wert o erreicht; der fünffingrige Tasthebel
fällt ein und die Schaltfunktion wird ausgelöst.
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Soll das Zeitschaltwerk diesen. Vorgang periodisch wiederholen, so
wird erfindungsgemäß durch eine Rückstellvorrichtung dafür gesorgt, daß im unmittelbaren
Anschlu:ß an die- Auslösung die Rückstellung. des Zählwerks auf den ursprünglich
einges.elltenWert erfolgt, so daß mit einer neuen Addition bzw. Subtraktion begonnen
werden kann. Damit keine Fälschung der Schaltzeitdauer entsteht, muß diese Rückstellung
natürlich so. schnell beendet sein, daß das Zählwerk zu einer neuen Zählung bereitsteht,
d. h. System I wieder auf o und System II auf -der gewünschten Summe, ehe der exzentrisch
bewegte Sperrzahn q. den nächsten Zahn des. Sperrads 5 greift. Da die Auslösung
etwa gegen Ende einer Vorwärtsbewegung des Sperrzahns. erfolgt, steht für die Rückstellung
die Zeit der Rücklaufbe-%vegung des Sperrzahns zur Verfügung. Ist als Grundzeiteinheit
der Antriebsachse eine Umdrehung je Sekunde festgelegt, so darf also die Rückstellzeit
x/2 Sekunde- nicht Überschreiten.
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Der Rückstellvorgang sei ebenfalls an Hand der Fig. i und z als Beispiel
beschrieben. Mit jeder Zahlenrolle des Systems .I ist je ein herzförmiges Kurvenstück
51 bis 55 verbunden, dem je ein Arm des fünfteiligen Hebels i9 gegenübersteht. Diese
Arme tragen an dem dein Kurvenstücken gegenüberstehenden Ende entsprechende Gegenkurven,
die so ausgestaltet sind, daß bei einem Druck gegen die Herzstücke diese immer in
eine bestimmte Lage gedreht werden., unabhängig von ihrer v orherigen Stellung.
Diese Lage entspricht der Stellung o des oberen Zahlenrollensystems I, die im Fenster
18 abzulesen ist.
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Während der Rückstellung müssen die einzelnen Zahlenrollen i i bis
15 gegenseitig entkuppelt werden, daher sitzen die- Zehnerschalträder 61 bis 64
und das Antriebsritzel7 auf einer Achse 2o, die mit der Bewegung des Rückstellhebels
i9 entgegen dem Druck der Feder 26 mit herausgeschwenkt wird und dadurch
die Zahlenrollen für die Dauer der Rückstellung gegenseitig entkuppelt.
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Die Bewegung des.,Rücksteillhebels erfolgt durch den Rückstellmagn.eten3,
dessen Stromkreis, wie schon erwähnt, ebenfalls im Augenblick der Auslösung durch
das Einfallen des Tasthel)els.g geschlossen wird. Hierdurch ist die Gewähr gegeben,
daß die Rückstellung tatsächlich im unmittelbaren Anschluß an die Auslösung erfolgt.DadieRodle
ndesSystemsII mit denen des Systems I während der Rückstellung gekuppelt bleiben,
so werden auch diese wieder in die ursprünglich eingestellte Stellung gebracht.
Dabei wird der Tasthebel 9 wieder herausgehoben und sowohl der Auslö@sekontakt als
auch der Stromkreis des Rückstellmagneten wieder geöffnet, so da,ß der Rückstellhebel
wieder zurückfällt, die Zahlenrollen wieder gekuppelt werden und damit der ursprüngliche
Ausgangszustand wieder hergestellt ist. Sind alle mit der Aus-, lösung und Rückstellung
zusammenhängenden Vorgänge innerhalb einer halben Umdrehung des, Antriebswerks -
erfolgt, so beginnt das Zählwerk wieder mit einer neuen Zählung der Zeiteinheiten,
wobei nach Erreichen der gewünschten Summe wieder die Auslösung und Rückstellung
erfolgt usw. Der Vorgang wiederholt sich beliebig lang in zwangsläufig immer gleichbleibenden
Zeitabständen.
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Um den Rückstellmagneten zu sparen und dadurch den. Aufbau des Geräts
noch einfacher zu halten, wird weiterhin vorgeschlagen, ein Zählwerk mit Zahlenrollen.
und. ebenfalls bekannter Bauart zu verwenden, bei dem z: B. zwei vollständige Zahlenrollensysteme
derart miteinander gekuppelt sind, daß das eine addiert, während das andere subtrahiert.
Vor Inbetriebnahme wird das eine System auf o und das andere auf die gewünschte
Summe gestellt. Während der Zählung läuft also das eine auf die gewünschte Summe
auf, während das andere auf o zu läuft. Ist dieser Augenblick erreicht, dann wird
die Schaltfunktion ausgelöst, wobei gleichzeitig mechanisch ein Wechselgetriebe
so, umgelegt wird, daß die Antriebsrichtung der Systeme umgekehrt wird. Bei einer
Weiterbetätigung beginnt also jetzt das erste System zu subtrahieren, während das
zweite addiert. Auch dieser Pendelvorgang w=iederholt sich fortlaufend.
Es
ist auch ohne weiteres möglich, die Zahlenrollen des Zählwerksystems nicht wie üblich
in Zehnereinteilung zu liefern, sondern mit einer Einteilung, die unserem Zeitmaßsystem
entspricht. Also z. B. für eine Aufteilung in Sekunden, Minuten und Stunden mit
je einer Zehnerrolle und Sechserrolle für die Sekunden, einer Zehnerrolle und Sechserrolle
für die Minuten und einer Vierundzwanzigerrolle für die Stunden. Diese Anordnung
vermeidet die lästige Umrechnung von Stunden und Minuten in Sekunden und ergibt
dadurch wesentliche Vorteile bei der Einstellung.
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Der besondere Vorteil des neuen Zeitschalters liegt vor allem in dem
praktisch unbegrenzten Bereich, innerhalb dessen die Schaltzeiten einfach und schnell
eingestellt werden können. Dabei können die möglichen Schaltzeitfehler zwangsläufig
immer nur den Bruchteil der kleinsten einstellbaren Schaltzeit sein. Während es
bisher, wenigstens im Rahmen einfacher technischer Mittel, nur möglich- war, Schaltzeiten
von einem Zeitverhältnis von etwa i :6o oder höchstens i :360o mit genügend kleinen
Schaltzeitfehlern zu bauen, gestattet das neue Gerät ohne weiteres, je nach Stufenzahl
des Zahlenrollensystems, dieÜberbrückungeinesZeitverhältnissesvon i : ioo ooo, i
: i ooo ooo oder mehr, wobei sämtliche Zwischenwerte mit einer Stufung um je eine
Einheit erreichbar sind.
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Wird, um ein Beispiel anzuführen, als Schaltzeiteinheit i Minute gewählt,
d. h. wird die Achse des Zählwerks mit genau einer Umdrehung je Minute angetrieben,
dann ist bei einem fünfstelligen Zahlenrollensystem jede Schaltzeit zwischen i und
ioo ooo Minuten (das sind etwa al/s Monate) einstellbar. Wird z. B. die Auslösung
der beabsichtigten Schaltung genau 24 Stunden nach Einschaltung des Zeitschalters
gewünscht, dann ist das Zahlenrollensystem auf 6oX24=iq.4oMinuten zu stellen, und
die Auslösung wird, zeitgenauer Gang des Antriebswerks vorausgesetzt, zwangsläufig
auf den Bruchteil von i Minute genau nach 24 Stunden erfolgen.
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1n erster Hinsicht ist das neue Gerät für die Herstellung von Zeitrafferaufnahmen
entwickelt worden. Mit besonderem Vorteil läßt sich das Schaltgerät aber auch dort
verwenden, wo die sogenannten Verzögerungsrelais oder Zeitschalter in der bisherigen
Bauart entweder zu ungenau arbeiteten oder bei denen die leichte Einsteilbarkeit
auf beliebig verschiedene Zeitabschnitte zu umständlich war, z. B. zur Betätigung
von Registrierapparaten, Fallbügelinstrumenten, Fernzündungen, Steuerung von Schaltschützen,
Dauerversuchen in Laboratorien und Versuchsfeldern, v erzögerte Ein- und Ausschaltung
von irgendwelchen Stromkreisen usw.