DE957495C

DE957495C - Drehschaltersteuerung

Info

Publication number: DE957495C
Application number: DEA7739D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Thierfelder
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-07-14
Filing date: 1943-07-14
Publication date: 1957-02-07

Description

Es ist bekannt, das an sich feststehende Gleichstromfeld in einem Motor durch ein entsprechendes Schaltgerät in drehende Bewegung zu versetzen, wobei bei einem zweipoligen Motor die Umlaufgeschwindigkeit des Feldes genau der Umlaufgeschwindigkeit der Schaltvorrichtung entspricht. Mit der Drehzahl der Schaltvorrichtung kann man auf diese Weise die Umlaufgeschwindigkeit des Feldes regem. Ferner ist vorgeschlagen worden, bei mittels Gleichstrom oder Einr phasenwechselstrom erregten Elektromotoren, welche eine Schaltvorrichtung besitzen, die die magnetische Achse des Ständerfeldes des Motors in Drehung versetzt, als Läufer einen eingebauten Dauermagneten vorzusehen.

Weiter ist bekannt, bei einer Anordnung zur elekirischen Fernzwangsteuerung die Anzahl der zu übertragenden Winkelstellungen dadurch zu vergrößern, daß die Anschlußlamellen eines jeden der m-Potentiale, mit blinden Lamellen gemischt, zu je einer Gruppe geordnet sind, derart, daß ein Teil der w-Bürsten, dessen Zahl sich zwischen einem Mindestwert und einem Höchstwert ändert, bei Drehung des Verteilers gegen den Bürstensatz nacheinander die w-Potentiale in solcher Reihenfolge aufnimmt, daß aufeinanderfolgenden Stellungen des Verteilers aufeinanderfolgende Richtungen des resultierenden Empfängerfeldes entsprechen und für die gegebenen Zahlen m und η die Winkelverschiebungen des Empfängerfeldes um mög-

liehst geringe aufeinanderfolgende Beträge erfolgen Bei den bekannten bzw. vorgeschlagenen Anordnungen ist nachteilig, daß sie keine beliebig einstellbare Programmsteuerung, insbesondere keine Steuerung mit einem sich ändernden Programm, gestatten.

Nach der Erfindung werden die genannten Nachteile bei einer Anordnung zur Nachbildung von durch Gebergeräte, beispielsweise eine Handkurbel, ausgeführten Drehbewegungen mittels eines Nachlaufmotors ίο vermieden, in dem erfindungsgemäß für jede Phase der Ständerwicklung ein Drehschalterteil vorgesehen ist. Durch die Anordnung eines Drehschalterteiles für jede Phase der Ständerwicldung läßt sich auf einfache Weise eine beliebig einstellbare Programmsteuerung ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist, daß die Drehschaltersteuerung nach der Erfindung sich ohne Schwierigkeiten auf ein neues Programm umstellen läßt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß zwischen der Gleichspannungsquelle, die zur Speisung der Drehschalterkontakte dient, und den Drehschalterkontakten selbst Wahlschalter vorgesehen werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich, wenn von diesen mehrere Motoren gesteuert werden, die zum Antrieb eines Organs dienen. In diesem Fall können durch eine entsprechende Wahl der Abhängigkeit von der Winkelstellung des zugehörigen Motors in gewünschter Reihenfolge Wertpunkte, durch die eine Fläche oder auch ein Raum bestrichen wird, ausgewählt werden.

Als Anwendungsgebiet solcher Drehschaltersteurungen werden im allgemeinen Wertübertragungseinrichtungen der verschiedensten Art genannt; z. B. kann es sich darum handeln, Winkelstellungen von einem Geber zum Empfänger zu übertragen, die Übertragung beliebiger Kommandos vorzunehmen oder Signaleinrichtungen nach Art der Schiffstelegraphen zu verstellen. Auch zum Zweck der Synchronisierung können solche Drehschaltersteuerungen verwendet werden. Schließlich ist die Anwendung solcher Dreh-Schaltersteuerungen in Parallax- oder Kurvengetrieben möglich. Abschließend sei außerdem noch darauf hingewiesen, daß eine Drehschaltersteuerung dieser Art als elektrische Kupplung mit stufenweise veränderlichem Eingriff benutzt werden kann. Bei allen im folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen ist die Speisung mit Gleichstrom erwähnt, jedoch gelten die Vorschläge sinngemäß auch für Wechselstromspeisung.

Die Fig. 1 bis 11 zeigen teils Ausführungsbeispiele von Drehschaltersteuerungen gemäß der Erfindung, teils zeigen sie Diagramme, die zur Erläuterung der Wirkung dienen.

In Fig. ι ist mit 1 das Gebergerät, also beispielsweise ein Drehgriff, bezeichnet, dessen Bewegungwinkel getreu an einer entfernten Stelle nachzubilden ist. 2 ist ein Sprungschaltwerk, das die unter Umständen schleichende Bewegung des Drehgriffes 1 in eine ruckweise Bewegung umwandelt, die zur Schonung der Kontakte des Drehschalters erforderlich ist. Mit dem Drehgriff 1 bzw. dem Sprungschaltwerk 2 ist ein Zeiger Z über ein Getriebe gekuppelt. Auf der Achse dieses Zeigers sind drei, unter Umständen vier Kontaktbürsten A bis D befestigt, deren jede einen Schleifring sowie außerhalb des Schleifringes angeordnete Gegenkontakte bestreicht. An die außerhalb des Schleifringes liegenden Gegenkontakte sind Gleichspannungen verschiedener Polarität angeschlossen, wie dies bei den Kontaktbahnen A bis C beispielsweise eingetragen ist. Von jedem Schleifring führt eine Leitung zu der mit S bezeichneten Ständerwicklung des Motors, die aus drei in Stern geschalteten Phasenwicklungen a, b, c besteht. Die einphasige Rotorwicklung R ist mit einer Gleichspannung erregt. Unter Umständen empfiehlt es sich, in die Fernleitungen Zwischenrelais Z_a', z_a" usw. einzuschalten, damit die Drehschalterkontakte geschont werden. Ferner sind zwischen die einzelnen Anschlußklemmen der Ständerwicklung noch Löschkondensatoren eingeschaltet.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird auf Fig. 2 verwiesen. Die Gegenkontakte jedes Stufenschalterteiles sind mit 1 bis 12 bezeichnet. Befinden sich die drei miteinander gekuppelten Bürsten in der Stellungi2, so liegt am Stufenschalterteil A und auch an der Phasenwicklung α positives Potential. An den Stufenschalterteilen B und C und ebenso an den Phasenwicklungen b und c liegt in diesem Falle negatives Potential. Es ergibt sich damit eine resultierende Durchflutung, wie sie in Fig. 2 in der Stellung 12 durch ein Vektorbild dargestellt ist. Wird nun der Drehgriff so bewegt, daß die Kontaktbürsten von der Stellung 12 aus im Uhrzeigersinn auf die Stellung 1 und die weiteren Stellungen übergehen, so ergeben sich Potentialverteilungen, wie sie in Fig. 2 eingetragen sind. An jedem Stufenschalterteil ändert sich entsprechend dem vorgesehenen Schema das Potential, das von einem positiven Wert über den Wert Null zu einem negativen Wert hinüberwechselt. Die Folge ist eine Änderung der Richtung der resultierenden Durchflutung, wie sie in den Vektorbildern der Fig. 2 für die Stellungen 1 bis 12 des Stufenschalters zum Ausdruck kommt. Insgesamt ergibt sich, daß bei einer Drehung der Kontaktbürsten um volle 360⁰ auch die resultierende Durchflutung der Ständerwicklung S eine Drehung um 360° ausführt. Dies hat zur Folge, daß in Verbindung mit der Gleichstromerregung der Rotorwicklung R ein Drehmoment entsteht, das die fortlaufende Drehung des Motors ebenfalls um 360⁰ zur Folge hat.

An die Kontaktbahn D kann eine Lampe angeschlossen sein, die zu Signalzwecken dient.

Die Übertragung der Stufenschalterstellungen zu dem Motor erfolgt in Fig. 1 über die Zwischenrelais, und zwar sind jedem Stufenschalterteil zwei Zwischenrelais zugeordnet. Beispielsweise gehören zu dem Stufenschalterteil A die beiden ZwischenrelaisZ_o' und z_a". Beide sind mit dem Schleifring des Stufenschalterteiles so verbunden, daß je nach der angelegten Polarität eines von ihnen angezogen ist und die zugeordnete Phasenwicklung des Motors steuert. Bei der gezeichneten Stellung der Kontaktbürste im Stufenschalterteil^ liegt eine positive leichspannung an der Fernleitung, und folglich ist das Zwischenrelais Z_a" erregt, das Zwischenrelais Z_a' abgefallen. Ihre Kontakte befinden sich in den ge- ;eichneten Stellungen, und zwar wird vom Pluspol über den rechten Kontakt des Relais Z₀' und den

rechten Kontakt des Relais Z_a" positives Potential an die Phasenwicklung α angelegt. Sinngemäß ergeben sich Stromzuführungen zu den übrigen Phasenwicklungen über die aus Fig. ι ersichtlichen Zwischenrelais.

In Fig. ι war angenommen, daß der Umfang der Kontaktbahn des Stufenschalters in gleichmäßigen Abständen mit zwölf oder vierundzwanzig Kontakten besetzt ist und daß die Potentialverteilung an diesen

ίο Kontakten gleichmäßig etwa in der eingezeichneten Weise erfolgt. Die Folge davon ist, daß beim Übergang von einem Schritt zum anderen des Drehschalters auch der Motor schrittweise Drehungen ausführt. Bezeichnet man den Drehwinkel des Drehschalters gegenüber einer Ausgangsstellung mit a, den Drehwinkel des Motors gegenüber einer Ausgangsstellung mit ß, so ergibt sich ein Zusammenhang zwischen beiden Winkeln, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn man von den einzelnen durch die schrittweiseBewegung hervorgerufenen Stufen absieht, ist der Zusammenhang zwischen beiden Drehwinkern linear.

Gemäß einer weiteren Erfindung kann jedoch die Anordnung auch so ausgebildet werden, daß zur Herstellung von nicht linearen Abhängigkeiten zwischen Drehschalterstellung und Motorstellung wählbare Kontakte aller Bahnen unbesetzt bleiben bzw. unverändertes Potential haben. Wenn man beispielsweise in Fig. ι die Drehschalterstellungen 6, 7 und 8 unbesetzt läßt, so wird, sofern die Kontaktbürsten über diese Stellungen hinwegbewegt werden, der Motor in der zuletzt innegehabten Stellung 5 stehenbleiben und dann plötzlich, wenn die Kontaktbürsten in die Stellung 9 gelangen, auch seinerseits in die Stellung 9 überspringen. Bei der praktischen Ausführung werden so ausgewählte Kontakte tatsächlich nicht unbesetzt bleiben, weil sich dann der Motor in einem labilen Zustand befindet und auf äußere Einflüsse, Erschütterungen u. dgl. reagieren könnte. Vielmehr wird die praktische Ausführung so sein, daß diejenigen Kontakt-Stellungen, z. B. 6, 7 und 8, während welcher der Motor keine Bewegung ausführen soll, durchgängig auf allen drei Kontaktbahnen dasselbe Potential haben wie in der vorherliegenden Stellung 5. Auf diese Weise können nicht lineare Abhängigkeiten zwischen Drehschalterstellung und Motorstellung erreicht werden, wie sie in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Kontaktbelegungen auf den einzelnen Drehschalterteilen so gewählt, daß der Motor bei gleichbleibender Bewegungsrichtung des Drehschalters seine Drehrichtung umkehrt. Es ergeben sich damit Motorbewegungen, bei denen unter Umständen je nach der Kontaktbelegung der Motordrehwinkel mit zunehmendem Drehschalterwinkel erst größer und dann wieder kleiner wird, oder umgekehrt. Solche Abhängigkeiten sind beispielsweise in Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei Fig. 7 ist besonders auf folgendes hinzuweisen: Bei aufeinanderfolgenden Drehschalterstellungen, die eine Motordrehung um i8o° erzeugen würden, kann die Richtung, in der der Motor diesen Schritt ausführt, nicht vorher bestimmt werden. Eine solche Stelle ist beispielsweise in Fig. 7 mit einem Kreisring bezeichnet. Planmäßig soll, wenn der Drehschalter den zu diesem Punkt gehörenden Drehwinkel α erreicht hat, der Motordrehwinkel plötzlich auf Null abnehmen. Es ist aber, da zu diesem Schritt eine Drehung um i8o° erforderlich wäre, fraglich, ob der Motor nicht nach der entgegengesetzten Seite läuft und seinen Winkel β vergrößert, wie dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Zur Vermeidung solcher Zweideutigkeiten empfiehlt es sich, Schritte um i8o° zu vermeiden, und zwar schon deshalb, weil in einem solchem Fall das Drehmoment sehr klein wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zum Antrieb eines Organs zwei Motoren verwendet, deren jeder von einem Drehschalter der angegebenen Art gesteuert wird. Jeder Motor legt in Abhängigkeit von der Winkelstellung des zugehörigen Drehschalters einen Winkel zurück, der mit B₁ für den einen Motor bzw. B₂ für den anderen Motor bezeichnet ist. Folglich können die Drehwinkel der beiden Motoren untereinander in Beziehung gesetzt werden, wobei sich erne Abhängigkeit ergibt, wie sie in Fig. 8 beispielsweise dargestellt ist. Auf diese Weise ist es möglich, z. B. für das Bestreichen einer Fläche mit 12.12 Wertpunkten oder auch für das Bestreichen eines Raumes mit 12.12.12 Wertpunkten, derartige Drehschalterstellungen anzuwenden.

Es war bisher angenommen, daß die Verbindung zwischen dem Drehschalter und den Phasenwicklungen go des Motors direkt oder über Zwischenrelais gemäß Fig. ι erfolgt. Die Verwendung von Zwischenrelais ist zur Schonung der Kontakte des Drehschalters zu empfehlen, vor allem deshalb, weil der Drehschalter dann leichter gebaut sein kann und weil der Leistungsquerschnitt entsprechend klein gehalten werden kann. Die Schaltung der Zwischenrelais nach Fig. 1 erfordert aber für jedes Zwischenrelais die Verwendung von zwei Kontakten. Dieser Aufwand kann durch die Zwischenrelaisschaltung gemäß Fig. 9 verringert ίου werden. Dabei besitzt jedes Zwischenrelais noch einen Kontakt, der zweckmäßig als Umschaltkontakt ausgebildet ist. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ergibt sich ohne weiteres aus Fig. 9 bzw. dem zugehörigen Diagramm Fig. 10. Zu erwärmen ist an dieser Stelle noch, daß die Zwischenrelais natürlich eine gewisse Verzögerung in den Übertragungsvorgang hineinbringen, so daß ihre Verwendung dann nicht sehr zweckmäßig ist, wenn sehr hohe Drehgeschwindigkeiten am Drehschalter erwartet werden dürfen.

Bei der bisher beschriebenen Drehschaltersteuerung ergibt sich auf Grund der an den Kontaktbahnen A, B, C gewählten Potentialverteilung eine Abhängigkeit zwischen Drehschalterstellung und Motorstellung, die ein für allemal festliegt. Um diese Abhängigkeit im Bedarfsfalle ändern und ein anderes Programm fahren zu können, werden erfindungsgemäß zwischen der Gleichspannungsquelle', die zur Speisung der Drehschalterkontakte dient, und den Drehschalterkontakten selbst Wahlschalter vorgesehen, wie sie in Fig. 11 dargestellt sind. Die dort in einer waagerechten Reihe gezeichneten Ümschaltkontakte dienen dazu, positive oder negative Gleichspannungen oder in einer Mittelstellung die Spannung Null an die zugeordneten Drehschalterkontakte zu legen. Dabei können sämtliche in einer horizontalen Reihe angeordneten Wahlschalter-

kontakte gleichzeitig oder einzeln für sich in die obere, in die untere oder in die mittlere Stellung umgelegt werden, um dadurch das Potential an den Drehschalterkontakten in beliebiger Weise zu verändern.
Drehschalterstellungen der angegebenen Art können schließlich auch zur Grob- und Feinsteuerung beliebig verstellbarer Organe verwendet werden.

Claims

.Patentansprüche:

1. Anordnung zur Nachbildung von durch ein Gebergerät, beispielsweise eine Handkurbel, ausgeführten Drehbewegungen mittels eines Nachlaufmotors, bei dem die Drehung des mit einer gleichstromerregten Läuferwicklung und einer mehrphasigen Ständerwicklung versehenen Motors durch ein wahlweises Anlegen positiver und negativer Gleichspannung an die Zweige der Ständerwicklung mittels eines vom Gebergerät betätigten mehrtei- !igen Drehschalters bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase der Ständerwicklung ein Drehschalterteil vorhanden ist.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehschalter teil aus einer Mehrzahl von im Kreis angeordneten Bahnkontakten an die Gleichspannungen in bestimmter Reihenfolge angeschlossen sind und aus einem über die Bahnkontakte bewegten, mit dem Gebergerät mechanisch gekuppelten sowie mit einer Phase der Ständerwicklung elektrisch verbundenen Kontaktarm besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung nicht linearer Abhängigkeiten zwischen Drehschalterstellung und Motorstellung wählbare Kontakte aller Bahnen unbesetzt bleiben bzw. unverändertes Potential haben.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Kontakte so erfolgt, daß sich bei gleichmäßiger Drehung des Gebers gleichgerichtete und/oder verschieden gerichtete Bewegungen des Motors ergeben.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Motoren zum Verstellen des angetriebenen Gegenstandes und ebenso viele Drehschalter, die Kontakte von teils veränderlichem, teils unveränderlichem Potential haben, vorgesehen sind, so daß der zu verstellende Gegenstand bei Drehung des Gebergerätes abwechselnd unter dem Einfluß des einen oder des anderen Drehschalters oder beider Drehschalter gleichzeitig steht und eine Fläche oder einen Raum in gewünschter Weise bestreicht.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Drehschalterteil und der entsprechenden Motorwicklung zwei Zwischenrelais eingeschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenrelais nur je einen Kontakt besitzt, die untereinander und mit der Motorwicklung in Reihe geschaltet sind und von denen der eine als Umschaltkontakt ausgebildet ist und den Polaritätswechsel an der Motorwicklung bewirkt.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch 65" gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichstromnetz und den Bahnkontakten des Stufenschalters ein Wahlschalter zur Veränderung des an die einzelnen Bahnkontakte gelegten Potentials vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 588 070, 676 668;
französische Patentschrift Nr. 525 940.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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