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Kontaktsteuerung zum motorischen Antrieb einer Achse In der Fernsteuertechnik
tritt -häufig die Aufgabe auf, drehbewegliche Achsen, auf denen beispielsweise die
Abstimmittel von Nachrichtengeräten angeordnet sind, so fernzusteuern, daß sie wahlweise
auf bestimmte vorgegebene Stellungen motorisch eingefahren werden können. Die Lösung
dieser Aufgabe muß so erfolgen, daß die vorgegebenen Stellungen gelegentlich auch
rein bedienungsmäßig geändert werden können, ohne daß ein mechanischer Eingriff
in das Gerät notwendig wird.
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Eine schon bekannte Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß auf die
fernzusteuernden Achsen Nodkenscheiben von geeigneter Form zur Steuerung je eines
oder mehrerer Umschaltkontakte gesetzt werden. Aufgabe dieser Kontakte .ist es dann,
unmittelbar oder über Zwischenrelais den Antriebsmotor der Achse in die richtige
Drehrichtung zu steuern und nach Erreichen der ausgewählten Winkelstellung abzuschalten
sowie gegebenenfalls auch noch zu bremsen, wenn die Anordnung zum Pendeln neigt.
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Eine der einfachsten Möglichkeiten einer solchen Anordnung zeigt schematisch
die Fig. i. Die gesteuerte Achse, auf der sich beispielsweise das Abstimmitbel eines
Hochfreqwenzn,achrichtengeräts befindet, ist mit A bezeichnet. Sie wird über Zahnräder
Z von einem Motor M angetrieben, der aus der Stromquelle B gespeist wird. Auf der
einzustellenden Achse befindet sich eine Scheibe S, die auf etwa i 8o' ihres Umfangs
einen größeren: Durchmesser besitzt als auf den restlichen. i 8o',
Am
Umfaaig dieser Scheibe schleift ein Wechselkontakt K. Dias Kennzeichen für die richtige
Stellung der Achse A besteht darin, daß an der Übergangsstelle vom größeren zum
kleinerenDurchmesser der Kontakt I( umgeschaltet wird und dabei eine neutrale Mittelstellung
einnimmt, in der der Motor M spannungslos ist. Die Anordnung ist vergleichbar mit
einer mechanischen Rastung, wobei die Raststellung dadurch definiert ist, daß der
Kontakt I( auf der -ibschrägung der Scheibe S stehen muß.
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Wenn bei ,einer Anordnung dieser Art die Einlaufstellung geändert
werden mu;ß, kann dies durch Verstellung der ScheibeS erfolgen, die zu diesem Zweck
mit .einer solchen Reibung auf der Achse A sitzt, daß die Kontaktbielastung allein
noch keine Verstellung bewirken kann. Offensichtlich ist nun die Genauigkeit, mit
der sich die Anordnung .auf den Sollwert einstellt, um so größer, je kleiner der
Kontakthub des gesteuerten Kontaktes, je größer die Nockenscheibe und je steiler
der Übergang vom kleinen zum großen Radius ist. Alle diese Größen sind aber nicht
beliebig wählbar.
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Wenn die Aufgabenstellung eine größere Genauigkeit erfordert, ist
eine solche Anordnung mit einer Scheibe nicht mehr brauchbar. Es liegt nahe, die
Nockenscheibe nicht direkt auf die fernzusteuernde Achse zu setzen, sondern auf
eine übersetzte, schneller laufende Achse. Voraussetzung ist dabei, daß die Zahnradübersetzung
spielfrei aufgebaut wird. Die erreichbare Genauigkeit ist dann entsprechend der
Übersetzung höher. Dafür tritt aber der Nachteil auf, daß die Scheibe in dem betreffenden
Winkelbereich mehrere Umdrehungen macht und somit die anzusteuernde Stelle nicht
mehr eindeutig ist. Es wird dann notwendig, eine zweite Scheibe einzuführen, die
auf einer übersetzten, wesentlich langsamer laufenden Achse sitzt und zunächst eine
eindeutige, annähernd richtige Grobeinstellung bewirkt, bevor die schnell laufende
Feinscheibe die Achse mit der endgültigen Genauigkeit in die Sollstellung steuert.
Durch eine geeignete Relaisschaltung muß dafür gesorgt werden, daß. die Feineinstellung
erst nach Ablauf der Grobsteuerung wirksam wird. Selbstredend müssen beide Scheiben
die ja über ihre Achsen durch eine Zahnradübersetzung gekuppelt sind, zugleich die
Stellungen erreichen, in denen die von ihnen gesteuerten Kontakte die neutrale Mittelstellung
einnehmen, da sonst nach dem Ausregeln der Feinscheibe die Grobsteuerung wieder
ansprechen würde. Andererseits besteht aber die schon erwähnte j Forderung, daß
beide Scheiben zwar mit Reibung, -aber doch verstellbar auf ihren Achsen sitzen
müssen. Beide Bedingungen widersprechen sich. Es ist denkbar, d aß gelegentlich,
vielleicht durch unvorsichtige Bedienung, eine der :beiden Scheiben ungewollt verstellt
wird, und damit ist die Steuerung im ganzen unbrauchbar. Ein weiterer Nachteil warne
der, da:ß :bei. einer Neueinstellung des Rastwinkels beide Scheiben, eine neue Lage
bekommen müssen. Die Neueinstellung wird dadurch in recht erheblichem Maße erschwert.
Einen Ausweg aus :diesen Schwierigkeiten bringt der im folgenden .erläuterte Vorschlag,
und zwar handelt es sich dabei um eine Kontaktsteuerung zum motorischen. Antrieb
einer Achse, bei der zur Erhöhung der Einstellgenauigkeit getrennte Kontaktscheiben
für Grob- und Feineinstellung vorgesehen sind. Die Anordnung ist erfradungsgemäß
so .aus,- ebildet, daß jede Feinscheibe mit der zugehörigen Grobscheibe über ein
besonderes Einzahngetriebe unmittelbar gekuppelt ist. Dadurch wird es möglich; eine
große Übersetzung zwischen Grab- und Feinscheibe anzuwenden, wobei trotzdem eine
sehr gedrängte Bauweise möglich ist. Ferner ist es möglich, die Feinscheibe mit
Reibung auf der Welle; die Grobscheibe aber lose daneben anzuordnen. Beide sind
durch ein Ritzel verbunden, das durch die besondere Formgebung bewirkt, da:ß die
Grabscheibe bei jeder Umdrehung der Feinscheibe zweimal um je eine Winkelteilung
weitergedreht wird. Der wesentlichste Unterschied gegenüber .einer normalen Zahnradanordnung
ist somit der, daß die Grohscheibe nicht kontinuierlich mitläuft, sondern sich schrittweise
weiterschaltet. Dies spielt aber für die Betätigung des Grobkontaktes keine Rolle.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung dieser Art schematisch dargestellt. Mit
A ist wieder die gesteuerte Achse bezeichnet. Auf dieser Achse sitzt zusammen mit
einem Zahnrad Z2 die Grobscheibe G. Auf derselben Achse ist mit Reibung die Feinscheibe
F befestigt. Sie ist fest verschraubt mit einem Zahnrad Z,. Beide Zahnräder arbeiten
mit einem Ritzel R zusammen, das nur wenige, beispielsweise acht Zähne besitzt,
von denen sich nur ein Teil über die ganze Mantellänge :erstreckt. Diese Zähne greifen
daher nur zum Teil in das Zahnrad Z1 !ein. Dias Zahnrad Z1 hat vier Triebstöcke
a, b, c, d, von denen zwei immer den Abstand einer Zahnteilung voneinander
haben. Die beiden Gruppen liegen um z8o° auseinander. Normalerweise liegen zwei
breite Zähne des Ritzels R an dem zylinderförmigen Rand des Zahnrades Z1 an, so
daß das Ritzel und damit das Zahnrad Z2 sowie die Grobscheibe G gegen Drehung gesichert
sind. Erst ein vorbeigleitender Triebstock b, oder c kann einen der schmalen Zähne
erfassen und das Ritzel weiterdrehen, wobei der bisher sperrende breite Zahn in
eine Lücke des Zahnrades Z1 reintreten kann. Die Drehung wird dann durch die Triebstücke
a oder d weitergeführt. Nach Beendigung des Eingriffs wird darin das Ritzel 1Z'
wieder durch zwei breite Zähne .gesperrt. Erst nach einer weiteren halben Umdrehung
der Feinscheibe F wird die Blockierung wieder für einen Schritt aufgehoben.
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In den Fig. 3,a, 3b, und 3 c sind konstruktive Einzelheiten. der Anordnung
in Seitenansicht bzw. im Schnitt dargestellt.
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Die Fig. q. zeigt einen Plan für den winkelmäßigen Ablauf der beiden
Scheiben und die zugeordneten Kontaktstellungen beim Durchdrehen der gesteuerten,
Achse mittels des Motors. Im oberen Teil bei a sind die Kontaktstellungen der Feinscheibe
in Abhängigkeit von der Winkelstellung
der Feinscheibe aufgetragen.
Nimmt man an, daß in einer Stellung X der Kontakt sich gerade auf der Schrägung,
d. h. in der neutralen Mittelstellung befindet, dann wird dieser Kontakt während
der nächsten i 8o' in der unteren Stellung, während der darauffolgenden i 8o' in
der oberen Stellung liegen. Im Teilt sind die Kontaktstellungen der Grobscheibe
gezeichnet. Entsprechend ihrem langsameren Umlauf wechselt die Kontaktstellung erheblich
seltener als bei der Feinscheibe. Durch entsprechende Ausbildung kann dafür gesorgt
werden, daß der Kontakt innerhalb eines Winkels von 9o° beiderseits der Stellung
X sich in der neutralen Stellung befindet. Die Kontaktstellungen der Grobscheibe
sind dabei auf die Winkelstellung der Feinscheibe bezogen. Im Teil c schließlich
sind die Schaltmomente des Ritzels dargestellt. Es ergibt sich daraus, da,ß das
Ritzel immer nach einer Drehung um i 8o' wirksam werden muß, und zwar nie die Anordnung
so justiert sein, daß das Ritzel bei einem Winkel von 9o° beiderseits der Stellung
X wirksam wird.
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Die Verwendung eines solchen Schaltwerkes zum Antrieb der Grobscheibe
bietet gegenüber den eingangs erwähnten Anordnungen den Vorteil, daß der Raumbedarf
sehr gering ist und daß eine relative Verschiebung zwischen Grob- und Feinscheibe
nicht mehr möglich ist. Zwecks Einstellung eines neuen Rastwinkels braucht nurmehr
die Feinscheibe verstellt zu werden, da die Grobscheibe dann selbsttätig die richtige
Lage einnimmt. Für die konstruktive Durchbildung bedeutet dies, da,ß Sperrklinkenanordnungen
zum Festhalten nurmehr für die Feinscheiben, aber nicht mehr für die Grobscheiben
vorgesehen zu werden brauchen, d. h. daß der Gesamtaufwand wesentlich herabgesetzt
wird.