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Zeitschalter Es ist bekannt, Zeitschalter. die dazu dienen, elektrische
Vorgänge zeitlich zu steuern, mit Schaltwalzen auszurüsten, die verstellbare oder
auswechselbare Kontaktbahnen besitzen. Die Schaltzeit wird bei konstantem Umlauf
der Walze bestimmt durch die Länge der Kontaktbahnen. Zwar sind derartige Schaltwalzen
gegen äußere mechanische Störungen, wie sie in rauhen Betrieben vorkommen können,
verhältnismäßig sicher, jedoch haben sie den Nachteil, daß es Schwierigkeiten macht,
die einmal eingestellten Schaltzeiten zu ändern, da hierzu die Kontaktbahnen ausgewechselt
oder Verstellungen an den Kontakthebeln vorgenommen werden müssen. Hinzu kommt,
daß die Kontaktbahnen leicht verschmutzen und verschleißen und daher in kurzer Zeit
bereits mit einer schlechten Kontaktgalle zu rechnen ist. Auch ist die Schaltung
nicht ganz einfach, die erforderlich ist. um die Schaltwalzen nach jeder Schaltzeit
wieder in die Nullstellung zurückzubringen.
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Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, derartige Zeitschalter
mit Scheiben auszurüsten, die unter Verwendung von Sperrklinken und Schaltstiften
arbeiten, wobei diese Teile dafür sorgen, daß das Triebwerk, das meist aus einem
Synchronmotor besteht, der ständig aussetzt und wieder anläuft oder dauernd umläuft,
mit dem eigentlichen Schaltorgan in Verbindung tritt. Bei Ablauf der Zeit springen
Stifte in Ausschnitte der Schaltscheibe ein und lösen dabei Verriegelungen, so daß
die Schaltscheiben in die Nullstellung mittels Federn od. dgl. zurückgeholt werden.
Änderungen der Schaltzeit werden erzielt durch Veränderung der Nullstellung und
damit des Anlaufpunktes für
die Schaltscheibe. Bei derartigen Einrichtungen
sind die Nachteile vermieden, die bei den langen Kontaktbahnen der Schaltwalzen
auftreten, und außerdem ist sichergestellt, daß die Veränderung der Schaltzeit in.
einfachster Weise erfolgen kann.
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achteilig sind derartige Einrichtungen aber deshalb, weil sie aus
feinmechanischen Teilen zusammengesetzt sind, die insbesondere in einem muhen Betrieb
störanfällig sind.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Zeitschalter anzugeben,:der einen
festen, gegen äußere mechanische Einflüsse gut gesicherten Aufbau vereinigt mit
dem Vorteil leichter Einstellbarkeit unterschiedlicher Schaltzeiten. Zu diesem Zweck
wird vorgeschlagen, den Zeitschalter aus einzelnen Kupplungsteilen zusammenzusetzen.
Auf einer angetriebenen Welle ist eine Kupplungsscheibe mit dieser umlaufend und
auf ihr axial verschiebbar angeordnet. Auf der gleichen Welle ist eine lose und
axial unverschiebbare zweite Kupplungsscheibe vorgesehen, die auf ihrem Umfang mit
einem Schaltnocken versehen ist. Diese Scheibe wird durch Federzug gegen einen einstellbaren
Nullanschlag gedrückt, von. wo aus sie von der ersten Scheibe mitgenommen wird,
wenn diese magnetisch beispielsweise über einen Kniehebel eingerückt wird. Die Mitnahme
erfolgt so lange, bis der Nocken einen Schalter betätigt, wodurch gleichzeitig der
Schaltvorgang an sich beendet und der Kupplungsmagnet stromlos gemacht wird.
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Eine solche Anordnung hat den Vorzug besonderer Stabilität und die
Eigenschaft, besonders genau zu schalten, weil die Schaltwege in der Vorrichtung
selbst z-erhältti-ismäßig groß sind. Es ist ferner möglich, beliebig große Leistungen
ohne Verzögerung und Zeitfehler zu steuern, da nur ein einziger Steuerschalter vorhanden
ist. Die Welle läuft ständig um und wird zweckmäßigerweise unter Verwendung eines
Vorgeleges angetrieben. Es ist daher möglich, die Gesamtschaltzeit in einfachster
Weise abzuändern, indem im Vorgelege einzelne Zahnräder ausgewechselt werden.
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Die Einstellung der Schaltzeiten innerhalb der Gesamtzeit wird in
einfachster Weise durch Verstellung des Nullanschlages für die Scheibe mit dem Schaltnocken
erreicht. Gemäß der Erfindung wird hierzu koaxial zu den beiden Kupplungsscheiben
eine in beliebiger Umfangsstellung verriegelbare Scheibe vorgesehen, die den Nullanschlag
für die Kupplungsscheibe trägt. Die Einstellung und Verriegelung auf beliebige Umfangsstellungen
und damit der verschiedenen Nullstellungen: geschieht vorzugsweise mittels eines
selbsthemmenden Schneckentriebes. In einfacher Weise ist es möglich, auf dem Umfang
dieser Scheibe eine Skala anzubringen, die auf Sekunden- oder Minutenschaltzeit
geeicht ist.
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Die Kupplungsflächen an den Scheiben können beliebig ausgeführt sein.
Es hat sich aber als besonders zweckmäßig erwiesen, sie mit einer feinen Verzahnung
zu versehen. Auf diese Weise gelingt es entsprechend dem groß gewählten Kupplungsdurchmesser
einen zeitlichen Schaltfehler praktisch zu vermeiden, da infolge der Verzahnung
die Losscheibe beim Einrücken der Kupplung unverzüglich mitgenommen wird.
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Ein weiterer Vorteil eines Zeitschalters gemäß der Erfindung besteht
darin, daß auf einer angetriebenen Welle zwei oder mehrere Schaltgruppen, bestehend
aus zwei Kupplungshälften und einer Nullanschlagsscheibe, angeordnet «-erden können.
Eine solche Vorrichtung könnte beispielsweise benutzt «-erden in Verbindung mit
dem elektroinduktiven Wärmebehandeln von Kurbelwellenlagerstellen. An einer Kurbelwelle
sind stets mehrere Lagerstellen einer Wärmebehandlung, insbesondere einer Oberflächenhärtung,
zu unterziehen, bei welcher die Heizzeiten und Abschreckzeiten genau einzuhalten
sind. Diese Zeiten sind aber für die einzelnen Lagerstellen häufig unterschiedlich.
Mittels eines Zeitschalters gemäß der Erfindung, der mit mehreren Schaltgruppen
ausgerüstet ist, können innerhalb einer Gesamtheizzeit für die einzelnen Lagerstellen
verschiedene Heiz- und Abschreckzeiten eingestellt werden. Im allgemeinen: wird
hierbei so zu verfahren sein, daß je zwei Schaltgruppen beispielsweise mit einem
Kipphebel derart zusammenarbeiten, daß bei gleichzeitigem Anlauf der Scheiben der
Schaltnocken der einen Scheibe nach eingestellter Aufheizzeit den Kipphebel einschaltet
und der Schaltnocken der anderen Scheibe ihn nach Ablauf der Abschreckzeit ausschaltet
hzw. in die Ausgangsschaltstellung zurückführt.
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Wenn nur mit einer einzigen Schaltgruppe gearbeitet wird, wie dies
für einfache Schaltvorgänge unter Umständen zweckmäßig sein kann, muß die Kontaktgabe,
die den Schaltvorgang zeitlich beendet, durch Wischkontakt erfolgen.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung mit zwei Schaltgruppen dargestellt.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Mittelschnitt, Abb. 2 einen Schnitt
längs der Linie A-A der Abb. i ; Abb. 3 zeigt eine Aufsicht auf den Verschlußdeckel
des Kastens.
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Die Welle i wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten
Motor ständig mit gleichbleibender Umlaufgeschwindigkeit angetrieben. Es ist zweckmäßig,
zwischen Motor und dem eigentlichen Zeitschalter ein Vorgelege einzubauen, das ein
einfaches Auswechseln insgesamt oder einzelner Teile gestattet, um die Tourenzahlen.
-der Welle i und damit die Gesamtschaltzeiten des Zeitschalters zu ändern.
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Die Welle i ist in einem Gehäuse :2 gelagert. Auf der Welle sind zwei
Schaltgruppen angeordnet. Jede Schaltgruppe, von denen die linksseitige beschrieben
wird, besteht zunächst aus einer Kupplungsscheibe 3. Diese läuft infolge einer Federnutverbindung
ständig mit der Welle um und ist auf ihr axial gegen den Druck einer Feder 4 verschiebbar.
Die Verschiebung erfolgt mittels eines Kniehebels 5, der von einem Magneten 6 aus
betätigt wird. Auf der Welle sitzt ferner die zweite Kupplungsscheibe 7. Diese läuft
nicht mit der
Welle i um und ist auf ihr axial nicht verschiebbar.
Auf ihrem Umfang ist sie mit einem Schaltnocken 8 ausgerüstet, der zweckmäßig für
den Rücklauf umlegbar ist, wie aus Abb. 2 ersichtlich. Die Scheibe 7 ist ferner
mit einem Stift 9 versehen, der als Nullanschlag dient. Die Scheibe selbst steht
unter Zug einer Feder To, die sie in die Nullstellung zurückholt, wenn die Kupplung
mit der Scheibe 3 aufgehoben ist. Die Nullstellung wird eingestellt mittels der
Scheibe i i, die mit einem Anschlag 12 versehen ist, gegen den sich der Stift 9
der Scheibe 7 anlegt. Die Scheibe i i ist koaxial mit den Scheiben 3 und '7 auf
der Welle i gelagert, ohne mit dieser umzulaufen. Sie wird eingestellt mittels eines
Schneckentriebes 13. Der selbsthemmende Schneckentrieb gestattet eine Verriegelung
der Scheibe in jeder beliebigen Umfangsstellung, so daß auf diese Weise jede beliebige
Stellung des Anschlages 12 eingestellt werden kann. Auf der Umfangsfläche 14 ist
eine Skala vorgesehen, die in der Außenplatte (Abb. 3) durch ein Fenster i 5 sichtbar
ist. Die Skalakannbeispielsweise auf Sekunden oder Minuten geeicht sein.
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Die rechtsseitige Schaltgruppe der Vorrichtung ist genau so ausgebildet
wie die linksseitige und mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beide Gruppen
arbeiten zusammen mit dem Kipphebel 16, der beispielsweise auf einen Kippschalter
17 einwirkt. Die Verwendung eines Kippschalters hat den besonderen Vorteil der genauen
Einhaltung der Schaltmomente bei größter Schaltgeschwindigkeit, selbst bei langsamstem
Umlauf der die Nocken 8 tragenden Scheiben 7.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Die Welle i läuft
ständig mit gleichbleibender Drehzahl um. Wenn ein zeitlich genau zu begrenzender
Schaltvorgang eingeleitet werden soll, erhält der Magnet 6 Strom und betätigt damit
den Kniehebel s. Dadurch werden die beiden Kupplungshälften 3 axial verschol>°»
und gelangen in Triebverbindung mit den Kupplungshälften 7. Die den beiden verschiedenen
Gruppen angehörenden Kupplungshälften 7 laufen mithin gleichzeitig an. Da ihre Nullage
zuvor durch Einstellen der Scheiben i i mit Hilfe der Skala 1q. unterschiedlich
eingestellt ist, schaltet beispielsweise der Nocken 8 der Scheibe 7 der linksseitigen
Gruppe zuerst, indem er den Kipphebel 16 herunterdrückt und damit den ersten zeitlich
zu begrenzenden Schaltvorgang 1>eelldet und gleichzeitig den zweiten Schaltvorgang
einleitet. Nach einer bestimmten eingestellten Zeit schaltet der Nocken 8 der Scheibe
7 der rechtsseitigen Gruppe den Kipphebel in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch
der zweite zeitlich zu steuernde Schaltvorgang beendet wird. Gleichzeitig wird hiermit
der Magnet 6 stromlos gemacht und. damit der Kniehebel 3 freigegeben. Die beiden
Scheiben 3 der beiden Gruppen werden hierauf durch die Federn q. axial verschoben
und dadurch außer Eingriff mit den Scheiben 7 gebracht. Die Scheiben 7 schnellen
darauf, durch die Feder To gezogen, in ihre Nullstellungen zurück. In dem Ausführungsbeispiel
sind in einem Gehäuse zwei Schaltgruppen untergebracht. Es ist aber ohne weiteres
möglich, in einem Gehäuse und auf der gleichmäßig angetriebenen Welle i mehrere
solcher Gruppen zu vereinigen, wobei die Schaltvorgänge sinngemäß die gleichen sind,
wie sie in Verbindung mit den dargestellten zwei Gruppen beschrieben wurden. Mit
einer derartigen Vorrichtung läßt sich eine große Anzahl von zeitlich zu steuernden
Schaltvorgängen hintereinander oder nebeneinander steuern, bei einfachster Regelmöglichkeit
für die Schaltzeiten mit Hilfe der von lland zu bedienenden Schnecken 13 in Verbindung
mit den im Gehäuse außen sichtbaren Skalen i.I.
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Andererseits ist es möglich, jeweils nur eine einzige Gruppe zu verwenden.
An Stelle des normalen Kippschalters 17 muß in diesem Falle mit einem sogenannten
Momentkontakt gearbeitet werden, der mit einer geeigneten Rückholfeder ausgerüstet
ist. Der Schaltvorgang an sich wird eingeleitet durch das Einschalten des Magneten
6, der den Kniehebel betätigt, während das Ausschalten bei Betätigung des Momentkontaktes
erfolgt.
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Die einzelnen beweglichen und feststehenden Teile der Vorrichtung
gemäß der Erfindung sind auerordentlich einfach und lassen sich sicher und störungsfrei
lagern. Die Wege, .die die einzelnen Teile in Triebverbindung miteinander bringen.
sind kurz, so daß ohne Zeitverlust geschaltet werden kann. Während andererseits
die Wege, die die einzelnen Schaltnocken zurückzulegen haben, groß sind und die
Einstellung der Nullage über große Wege erfolgt, lassen sich die Schaltzeiten auf
Bruchteile von Sekunden genau einregeln. Die Vorrichtung vereinigt mithin in sich
genaueste Einstellbarkeit mit widerstandsfähiger Bauart, die das Gerät für den rauben
Betrieb von Werkstätten geeignet macht, in denen beispielsweise die Warmbehandlung
von schweren Werkstücken, wie Wellen u. dgl., durchgeführt werden. Das Gerät eignet
sich daher auch besonders zur Steuerung von elektroinduktiv durchzuführenden Heizvorgängen,
obwohl es selbstverständlich auch für die Schaltung anderer elektrischer Vorgänge
verwendet «-erden kann.