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Der stufenweise mittels Drehschaltmagnete bewirkten Fortschaltung
einer Welle dienende Antriebseinrichtung, bei der die einzelnen Einstellungen der
Welle durch eine Rastvorrichtung justiert und gesichert werden Für die schrittweise
Fortschaltung einer Welle wird vorzugsweise eine Antriebseinrichtung verwendet,
die aus drei gekuppelten Urehschaltmagüeten besteht. Durch eine Kontaktsteuereinrichtung
werden die Drehschaltmagnete umschichtig erregt. Von der Reihenfolge der Erregung
hängt die Drehrichtung der angetriebenen Welle ab. Mit derartigen Antriebseinrichtungen
kann z. B. fernbedient die stufen-weise Einstellung einer Regulier@-orrichtung vorgenommen
werden. In der Hochfrequenztechnik erfordern z. B. die sogenannten-Kanalgeräte zur
fernbedienten Einstellung einer jeweils gewünschten Betriebswelle eine Antriebseinrichtung
der gekennzeichneten Art.
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Obwohl die Ankerschlußstellung eines erregten Drehschaltmagnets eine
geometrisch definierte Einstellung darstellt, so bedeutet aber der Umstand; daß
der Drehschaltmagnet bei geringfügigen Auslenkungen des Ankers aus der Ankerschlußstellung
nur ein sehr geringes Drehmoment auf dien Anker
ausübt, 'daß die
besagte Ankerschlußstellung kräftemäßig sehr ungenügend bestimmt ist, was zur Folge
hat, daß die Einstellung der mittels der Drehschaltmagnete angetriebenen Welle in
Anbetracht vorhandener Reibungskräfte und bei der Wortschaltung entstandener Schwungkräfte
in meist unerwünschtem Maße ungenau sind. Diese Mängel werden behoben, wenn .eine
Rastvorrichtung vorgesehen wird, die die einzelnen Einstellungen der von dem Drehschaltmagnet
angetriebenen Welle justiert und sichert. Bei einer solchen Antriebseinrichtung
ist es zweckmäßig, die Rastvorrichtung jeweils vor der Fortschaltung der Welle zu
lösen, damit der jeweils erregte Drehschaltmagnet nicht die Kräfte zur Aufhebung
der Rastklinke aufbringen muß.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der nachstehend gekennzeichneten
Weise gelöst und durch diese besondere Lösung eine Reihe von Vorteilen gewonnen,
die die Betriebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit ,einer solchen Antriebseinrichtung
günstig beeinflussen: Die Vorrichtung zur Herbeiführung der Ausrastung der erwähnten
Rastvorrichtung wird mit dem Antriebsmittel der Kontaktsteuereinrichtung für die
umschichtige Erregung der Drehschaltmagnete gekuppelt und ferner ein Mittel vorgesehen,
das von der Rastvorrichtung derart gesteuert wird, daß erst bei deren Ausrastung,die
Kontaktsteuereinrichtung für die Dreischaltmagneterregung wirksam wird.
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Vergleicht man diese Anordnung mit einer zunächstinäherliegendenAusführungsform,
derzufolge die Ausrastung der Rastvorrichtung und die Erregung des jeweils zu erregenden
Drehschaltmagnets durch zwangsläufig hintereinander bewirkte Steuer-bzw. Schaltvorgänge
ausgelöst werden, so ergibt sich, daß im Gegensatz zu dieser zum Vergleich herangezogenen
Ausführung die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Anordnung nicht von der
Zeitkonstante abhängt, die der Rastvorrichtung anhaftet und die "sich meistens auch
noch mit äußeren Betriebsbedingungen, wie z. B. Temperatureinflüssen, ändert. Es
kann also z. B. nicht vorkommen, daß die vorgegebene Dauer der Erregung eines Drehschaltmagnets
für den eigentlichen Fortschaltungsvorgang der anzutreibenden Welle dadurch verkürzt
wird, daß die Rastklinke der Rastvorrichtung infolge einer zu großen Zeitkonstante,
die man ja praktisch nicht genügend sicher und genau bemessen kann, den Rasteingriff
jeweils erst freigibt. wenn vorn -der Dauer des Erregungsstromflusses durch den
Drehschaltmagnet schon ein ins Gewicht fallender Teil verstrichen ist.
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Ferner besteht ein praktischer Vorzug der erfin-.dungsgemäßen Ausbildung
der Antriebseinrichtung darin, . daß die Kontaktsteuereinrichtung für die Drehschaltmägnete
mit der durch die Drehschaltmagnete angetriebenen Welle synchron bleibt. Es kann
demgemäß mit der Kontaktsteuereinrichtung z. B. eine Anzeigevorrichtung zwangsläufig
gekuppelt sein, -die die jeweils vorhandene Einstellung der angetriebenen Welle
an der Bedienungsstelle genau anzeigt. Im übrigen erlaubt die gekennzeichnete Ausführungsform
der Antriebseinrichtung, in einfacher-Weise die Kontaktsteuereinrichtung derart
den erfindungsgemäß gegebenen Voraussetzungen anzupassen, daß ein Dauerstromfluß
durch die Erregerwicklung jeweils eines der Drehschaltmagnete vermieden wird. Die
in diesem Zusammenhang interessierenden Einzelheiten gehen aus der Erlähterung eines
weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes hervor.
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Eine zweckmäßige konstruktive Ausbildung des von der Rastvorrichtung
selbst gesteuerten Mittels, das die Kontaktsteuereinrichtung für die umschichtige
Erregung der Drehschaltmagnete in Wirksamkeit setzt, besteht in einer elektromagnetischen
Kupplung, die zwischen dem Antriebsmittel und dem durch dieses anzutreibenden Steuerorgan
der erwähnten Kontaktsteuereinrichtung angeordnet und durch ein von der Rastvorrichtung
zwangs-"läufig betätigtes Schaltkontaktpaar elektrisch gesteuert wird, das in dem
Stromkreis der Erregerwicklung der elektromagnetischen Kupplung eingeschaltet ist.
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Gemäß der Erfindung wird die in der gekennzeichneten Weise ausgeführte
Antriebseinrichtung weiterhin noch durch folgende spezielle Schaltungsanordnung:
hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit verbessert. Die Vorrichtung -zur Herbeiführung
der Ausrastung der Rästvorrichtung wird aus einem elektromagnetischen Ausrasten
und einem mit dem Antriebsmittel der Kontaktsteuereinrichtung für die Drehschaltmagnete
gekuppelten Organ gebildet, das, etwa in Gestalt eines Unterbrechers eine Wechselförmigkeit
des Steuerstromes für den Ausrasten herbeiführt; hierbei wird nun die Schaltung
des Steuerstromkreises für den Ausrasten so ausgeführt und bemessen, daß die Ausrastung
in Abhängigkeit der Wechselstromimpedanzen des Steuerstromkreises nur bis zu einer
Geschwindigkeit, mit der das Antriebsmittel der Kontaktsteuereinrichtung bewegt
wird, erfolgt, bei der noch keine derart kurzen Stromimpulse für die Erregung der
Drehschaltmagnete erzeugt werden, die das einwandfreie Arbeiten dieser Fortschaltelemente
in Frage stellen. Die Vermeidung von zu kurzen Stromimpulsen in den Stromkreisen,
in denen die Erregerwicklungen der Drehschaltmagnete liegen, ist von grundsätzlicher
Wichtigkeit, weil bei derartigen Kurzimpulsen die Drehschaltmagnete zum Schleudern
neigen, d. h. daß sie statt eines Schaltschrittes gleich deren mehrere machen. '
Bei der nachstehend für den zuletzt gekennzeichneten Schrittschaltantrieb vorgeschlagenen
praktischen Ausführungsform, die sich durch ihre einfache Dimensionierbarkeit auszeichnet,
ist noch eine zweckmäßige Verbesserung vorgesehen worden, die in erster Linie darauf
'hinausläuft, zu gewährleisten, daß bei irgendwelchen Störungen kein schädlicher
Dauerstromfluß durch die Erregerwicklung der elektromagnetischen Vorrichtung zur
Aufhebung der Einrastung der Rastvorrichtung fließen kann.
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Mit dem Antriebsmittel der Kontäktsteuereinrichtung wird ein Wechselkontaktgeber
gekuppelt und ein Kontaktpaar desselben in Reihe mit einer
Spannungsquelle,
einem Kondensator und der Spule des Elektromagnets gelegt, dessen Erregung die Ausrastung
der Rastvorrichtung bewirkt bzw. auslöst; das andere Kontaktpaar des Wechselkontaktgebers
liegt in Reihe mit dem erwähnten Kondensator und einem Widerstand, und parallel
zur Spule des genannten Elektromagnets liegen in Reihe ein durch denselben elektromagnetisch
geschlossen gehaltenes Schaltkontaktpaar, ein Kondensator und ein Widerstand. Die
Dimensionierung der Anordnung ist so gewählt, daß der Elektromagnet nur dann ausreichend
erregt wird, d. h. daß dieser nur dann eine Aufhebung der Einrastung der zur Anlage
gehörenden Rastvorrichtung bewirkt bzw. auslöst, wenn die Wechselförmigkeit des
mit einer Betätigung der Kontaktsteuereinrichtung einhergehenden Stromflusses ausreichend
niederfrequent ist; mit anderen Worten, wird mittels des Antriebsmittels der Wechselkontaktgeber
zu schnell betätigt, so ist in Anbetracht des Einflusses der «Techselstromimpedanzen
der Effektivwert des Stromes zu gering, um den Elektromagnet genügend stark zu erregen.
Das Abklingen der Erregung des Elektromagnets wird durch den erwähnten zweiten Kondensator
verzögert. Zu diesem Zweck ist das von dem Elektromagnet selbst betätigte Schaltkontaktpaar
vorgesehen, durch das der Entladestrom des zweitgenannten Kondensators jeweils über
die Erregerwicklung des Elektromagnets geleitet wird.
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Diese Anordnung gewährleistet also, daß bei zu schneller Betätigung
der Steuervorrichtung die Antriebseinrichtung in Betrieb gesetzt wird. Andererseits
sorgt sie dafür, daß die Einrastung der Rastvorrichtung nicht zu schnell erfolgt.
Die erstgenannte Voraussetzung ist wichtig, da eine zu kurze Erregung der Drehschaltmagnete
diese, wie bereits erwähnt, zu gewissen Schleudererscheinungen veranlaßt. Die zweitgenannte
Bedingung ist ebenfalls von großer praktischer Bedeutung, da erfahrungsgemäß die!
Drehschaltmagnete die Ankerschlußstellung nicht sofort erreichen. sondern in einem
Pendelvorgang in diese einschz@#ingen. Ein zu frühes Einrasten der Rastklinke könnte
daher zur Folge haben, daß diese nicht in den Rasteingriff einklinkt, sondern daß
sie sich an eine andere Stelle der Rastscheibe anlegt.
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Ist das erwähnte Antriebsmittel der an der Bedienungsstelle vorgesehenen
Steuerkontakteinrichtung ein Handrad, so kann mit dessen Hilfe eine schnelle Hinundherbewegung
der Antriebswelle herbeigeführt werden. Diese kann zur Folge haben, daß die Einrastung
der Rastklinke der Rastvorrichtung aufgehoben wird und die Steuerkontakteinrichtung
in Wirksamkeit gesetzt wird und daß hierbei infolge der schnellen Hinundherbewegung
des Handrades Kurzimpulse in die Stromkreise der Drehschaltmagnete gelangen, die
die erwähnten störenden Schleudererscheinungenn zur Folge haben.
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Dieser Mißbrauch des Handrades wird dadurch verhindert, daß zwischen
Handrad und dem erwähnten Wechselkontaktgeber eine Mitnahmevorrichtung angeordnet
wird, die einen gewissen Freilauf zwischen diesen Teilen herbeiführt. Der Freilauf
macht die ununterbrochene Hinundherbewegung des Wechselkontaktgebers und damit auch
die der Steuerkontaktvorrichtung unmöglich.
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Das schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht den
Erfindungsgegenstand.
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Die Drehschaltmagnete 1, 2 und 3 sind miteinander, durch 5 und 6 angedeutet,
gekuppelt und treiben die Welle 4 des stufenweise einzustellenden Gerätes an. Auf
dieser Einstellwelle sitzt die Rastscheibe 7, deren Eingriffaussparungen die Rastklinke
8 zugeordnet ist. Die Feder 9 löst die Kraft aus, die die Einrastung bewirkt. Mittels
des Hubmagnets io, der der Feder 9 entgegenarbeitet, kann die Einrastung aufgehoben
werden. Die Kontaktsteuereinrichtung für die wechselweise Erregung der Drehschaltmagnete
ist mit 1i bezeichnet. Sie steht über die Antriebswelle 12 mit der magnetischen
Kupplung 13 in Verbindung. Im Stromkreis der Erregerwicklung dieser Kupplung liegt
das am Rastklinkenhebel 8 angebrachte Schaltkontaktpaar 14. Die Aufhebung der Einrastung
der Rastklinke8 bedeutet die Schließung des Stromkreises und damit Erregung der
magnetischen Kupplung 13. Gleichzeitig erfolgt durch 14 erst die Schließung der
Stromkreise, in die, wie die Leitungsführungen 15, 16, 17, 18 und 19 erkennen lassen,
die Erregerwicklungen der Drehschaltmagnete 1,:2 und 3 geschaltet sind. Die durch
das Schaltkontaktpaar 14 geschaffene Bedingung wirkt sich also in zweifacher Weise
dahingehend aus, daß erst bei Aufhebung der Einrastung der Rastklinke die Kontaktsteuereinrichtung
i i für die umschichtige Erregung der Drehschaltmagnete 1, 2, 3 wirksam wird; durch
die Schließung des Schaltkontaktpaares. 14 wird nämlich erst über die magnetische
Kupplung 13 eine Umdrehung der Welle 12 und damit eine Betätigung der Steuerkontakte
in der Einrichtung i i herbeigeführt und werden, wie erwähnt, erst die Steuerleitungen
15, 16, 17, 18 und 19 für die Drehschaltmagne,te an die Betriebsspannungsquelle
30 gelegt. Die beschriebene und dargestellte Ausführungsform hat darüber
hinaus noch den Vorzug, daß ein unzulässiger Dauerstromfluß durch den jeweils eingeschalteten
Drehschaltmagneten verhindert wird. Beim Einlaufen der Rastklinke 8 wird der durch
den Drehschaltmagnet jeweils fließende Strom unterbrochen.
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Die Vorrichtung zur Aufhebung der Einrastung der Rastklinke 8 wird
durch die Teile 2o bis 29 dargestellt. 2o ist ein mit -dem Antriebsmittel der Kontaktsteuereinrichtung
gekuppeltes Rastrad, das die Kontaktpaare 21 und 27 wechselweise schließt. In der
Ruhestellung ist das Kontaktpaar 21 geschlossen. Demzufolge ist der Kondensator
22 über die Wicklung des Relais 23 mit der Betriebsspannungsquelle 30 verbunden,
so daß er auf -deren Spannung aufgeladen, ist. Wird das Rastrad 2o in Umdrehung
versetzt, so wird das Kontaktpaar 27 geschlossen und dadurch der Kondensator 22
über den Widerstand 28 entladen. Im Anschluß daran erfolgt Öffnung des Kontaktpaares
27 und Schließung des Kontaktpaares 21 und dadurch die Rufladung des Kondensators
22. Die Kapazität- des
Kondensators 22 ist so groß gewählt, daß
das Relais 23 durch den Ladestrom .erregt wird, so daß sich die Relaisschaltkontaktpaare
24 und 29 schließen. Infolge der Schließung des Kontaktpaares 24 erfolgt eine Aufladung
auch des Kondensators 2.5 über den Widerstand 26, und zwar angenähert auf den Spannungsbetrag,
der dem Spannungsabfall an der Wicklung des Relais 23 entspricht. Erfolgt nunmehr
wiederum ein Öffnen des Schaltkontaktpaares 21 und Schließen des Schaltkontaktpaares
27, so sorgt der Entladestrom,des Kondensators 25 dafür, daß während einer gewissen
Zeit .das Relais 23 noch erregt bleibt und damit die Kontaktpaare a4 und 29 geschlossen
bleiben. Bei fortgesetzter umschichtiger Erregung der Drehschaltmagnete und damit
ununterbrochener Fortschaltung der Einstellwelle 4 bleibt daher die Einrastüng der
Rastklinke 8 verhindert, wodurch der Vorteil gewonnen ist, daß hierbei die Fortschaltung
der Einstellwelle von der der - Rastvorrichtung anhaftenden Zeitkonstanten unabhängig
ist. Die beschriebene Einrichtung, aus den Teilen. 2o bis 28 bestehend, hat aber
noch einen weiteren nützlichen Wirkungseffekt: Wird das Antriebsmittel der Kontaktsteuereinrichtung
so schnell bewegt, daß die Stromimpulse für die Drehschaltmagnete so kurz werden,
daß diese nicht mehr zuverlässig zu arbeiten beginnen, so führt die unmittelbar
hintereinander erfolgende kurzzeitige Schließung und Öffnung der Schaltkontakte
21 und 27 dazu, daß der Erregerstrom des Relais 23 infolge seiner hohen Frequenz
und seiner Abhängigkeit von den Wechselstromimpedanzen des Stromkreises einen so
geringen Wert annimmt, daß das Relais nicht -mehr anspricht. Bei der in der
Ab-
bildung schematisch angedeuteten Ausführung des durch das Rastrad 2o gesteuerten
Wechselkontaktgebers 21, 27 tritt bei schneller Umdrehung des Rastrades 2o noch
eine zusätzliche Verringerung des durch das Relais 23 fließenden Stromes dadurch
ein, daß die hin und her bewegte Kontaktzunge infolge ihrer Massenträgheit langsamer
zurückfedert, als es der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rastrades entspricht, und
dadurch das Kontaktpaar 21 jeweils kurzzeitiger schließt als das Kontaktpaar 27,
das sich in einer entsprechend geringen Effektivstärke des Erregerstromes äußert.
Demzufolge bleibt der Kontakt 29 geöffnet und die Rastklinke 8 im Eingriff. Die
Öffnung des Kontaktpaares 14 bedingt Entkupplung der elektromagnetischen Kupplung
13 und Trennung der Steuerleitungen, über die die Drehschaltmagnete erregt werden.
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Als Antriebsmittel der geberseitigen Kontaktsteuereinrichtung ist
das Handrad 31 vorgesehen, das über die Welle 32 und über die Mitnahmevorrichtung
33 auf die Welle 34 einwirkt, auf der das Rastrad 2o sitzt. Die Mitnehmeeinrichtung
33 ist so ausgeführt, daß sich zwischen 34 und 32 ein begrenzt-er Freilauf ergibt.-
Dadurch ist es nicht möglich, mit dem Handrad 31 schnelle Hinundherbewegungen der
Welle 34 und damit des Rastrades ao herbeizuführen. Mit derartigen Bewegungen könnte
nämlich erfahrungsgemäß einerseits eine solche Betätigung der Sehaltkontaktpaare
21 und 27 herbeigeführt werden, daß eine Erregung des Relais 23 und damit ein Schließen
des Kontaktpaares 14 ausgelöst würde, und andererseits eine. solche Beeinflussung
der Kontaktsteuereinrichtung i i, daß derart kurze Stromimpulse zu den Drehschaltmagneten
gelangten, die ein Schleudern derselben herbeiführen würden. Dadurch würde der Synchronismus
zwischen der Welle 4 und der Welle 12 der Kontaktsteuereinrichtung ri aufgehoben.
Die aus der Skalenscheibe 35 und dem Zeiger 36 bestehende Anzeigevorrichtung würde
aus diesem Grunde eine falsche Anzeige der Einstellung 'der Welle 4. ergeben.