DE4407707A1 - Servo-Positionsteuerung und Rückstellungsvorrichtung für programmierte Zeitschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servopositions­ steuerung und Rückstellungsvorrichtung für programmierte Zeitschalter gemäß dem Hauptanspruch.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, bei programmierten Zeit­ schaltern angewendet, die üblicherweise in Wasch­ und/oder Trockenmaschinen für Haushalt oder Industrie eingebaut werden.

Solche programmierte Zeitschalter dienen zur Einstellung und Regelung der eigenen Betriebsabläufe der o. g. Ma­ schinen.

Die bekannten programmierten Zeitschalter bestehen übli­ cherweise aus einem Antriebsorgan, aus einem Getriebe­ satz, aus mehreren Nockengliedern, aus Elementen, die durch solche Nockenglieder betätigt werden können und wo­ bei jeder davon die Öffnung oder Schließung eines Stromkreises bewirken kann, aus elektrischen Schaltungs­ mitteln und mechanischen Verbindungsmitteln.

Die modernen programmierten Zeitschalter sind mit einer oder mehreren gedruckten Schaltungen versehen, die übli­ cherweise auf einer zur Nockentrommel-Drehachse senkrech­ ten Ebene angeordnet werden.

Die genannten gedruckten Schaltungen dienen dazu, die ge­ wünschten Bedienungsumschaltungen zu erhalten, während die Nockenglieder als Leistungsschalter verwendet werden.

Weiterhin können die gedruckten Schaltungen auch für die niedrigeren Leistungsumschaltungen, wie zum Beispiel die Speisung von elektrisch betätigten Ventilen, Dosisregler, usw., angewendet werden.

Die gedruckte Schaltung, auf deren konzentrischen Kreis­ linien die Berührungstaktschaltungen gemäß der gewünsch­ ten Reihenfolge und Kombination angeordnet sind, mit Stromabnehmern oder -bürsten zusammenwirkt, wodurch ein Gleitendekontakt mit der stromleitenden Fläche herge­ stellt wird und der Strom zu- bzw. abgeführt wird.

Die Programmierung des Betriebsablaufs wird, wie bekannt, durch eine Drehung des Nockens ausgeführt: dabei werden oft Geräusche verursacht; weiterhin ist eine bestimmte Kraft seitens des Benutzers des Gerätes erforderlich, und die dadurch entstehende, dynamische Beanspruchung von Nocken und Getriebe ruft einen Verschleiß der sich gegen­ seitig berührenden Teile hervor.

Daher hat sich in der Branche, die Anforderung herausge­ stellt, nach Vorrichtungen, die eine Handhabung des o. g. Betriebsablaufsprogrammierungen ermöglichen, die nicht mit einer mechanischen Mitnahme zwischen beweglichen Tei­ len verbunden ist und die keine oder eine minimale Hand­ kraft seitens des Benutzers erfordert.

Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile und zur Erzie­ lung weiterer Vorteile hat der Anmelder die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entwickelt, experimen­ tiert und überraschenderweise verwirklicht.

Die vorliegende Erfindung ist durch die im Hauptanspruch beschriebenen Merkmale gekennzeichnet.

Abweichende Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.

Gemäß der Erfindung wird die Servopositionierungsfunktion des Hauptnockens durch eine geeignete Gestaltung der kon­ zentrischen Bahnen der auf einer der Nockentrommeld­ rehachse senkrechten Ebene angeordneten gedruckten Schal­ tung erzeugt.

Zusammen mit den genannten konzentrischen Bahnen wirken in bekannter Weise die Hauptstromabnehmer, die den Strom an die Hauptnockenantriebsmotoren zuführen.

Weiterhin wirken im vorliegenden Fall, die genannte kon­ zentrischen Bahnen zusammen mit mindestens zwei Hilfsbür­ sten, die als Umschaltungselemente zwischen einer Stromzuführungs- und einer Stromabsperrstellung gegen­ über, und zwar den genannten Antriebsmotoren dienen.

Die genannten Hilfsbürsten sind fest, diametral an der Hauptnockenwelle verbunden, damit sie, um die Programmie­ rung festzulegen, in die gewünschte (Programmierungs)- Stellung durch eine einfache Drehung der genannten Welle versetzt werden können.

Die genannte Drehungswelle bietet somit die Möglichkeit an, wenn sie manuell durch den äußeren Drehknopf betätigt wird, unabhängig vom Hauptnocken gedreht zu werden.

Sobald der Hauptnocken die manuell angegebene Stellung erreicht hat, wird er die Welle mit sich in der weiteren Drehung nehmen.

Der Hauptnocken definiert durch seine Drehung, eine Menge von diskreten Stellungen, wobei jede davon einen bestimm­ ten Programmpunkt entspricht.

Der Bedienungskopf ist üblicherweise mit einem visuellen Programmanzeiger verbunden.

Die Konfiguration der konzentrischen Bahnen ist so ausge­ bildet, daß, wie oben erwähnt, die Stromzufuhr an die Hauptnockenantriebsmotoren von der Stellung der Hilfsbür­ ste abhängig gemacht wird.

Nachdem die Programmierung ausgeführt ist, wird der Hauptnocken entsprechend der Position der Hilfsbürste, bis zu der gewünschten Stellung gedreht.

Ist diese Stellung erreicht, so wird die Stromzufuhr an die Antriebsmotoren unterbrochen, wodurch die Programmie­ rung des Hauptnockens erledigt ist.

Durch die Verwendung dieses Prinzips ist die Möglichkeit gegeben, die der Hauptnocken-Zyklusstartlage entspre­ chende Position(en) der Hilfsbürste zu bestimmen.

Die beiliegenden Zeichnungen, die als ein nicht ein­ schränkendes Ausführungsbeispiel zugefügt sind, erläutern einige Vorzugslösungen der Erfindung.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines programmierten Zeitschal­ ters, in dem eine erfindungsgemäße Positionssteue­ rung und Rückstellungsvorrichtung angewendet ist;

Fig. 2a die Positionierungsscheibe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich in einer bestimmten Phase des Hauptnockenservopositionierungszyklus befin­ det;

Fig. 2b und 2c teilweise und im vergrößertem Maßstab die Positionierungsscheibe der Fig. 2a während zwei aufeinanderfolgenden Phasen des genannten Servopo­ sitionierungszyklus;

Fig. 3a, 3b und 3c teilweise und im vergrößerten Maßstab die Positionierungsscheibe der Fig. 2a während drei Phasen des Rückstellungszyklus des erfin­ dungsgemäßen Hauptnockens;

Fig. 4 einen Querschnitt einer Hauptnocken- und Drehungs­ welle Einzelheit bzw. Besonderheit;

Fig. 5 eine Variante der Positionierungsscheibe der Fig. 2.

Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen zeigt das Be­ zugszeichen 10 einen im wesentlichen bekannten program­ mierten Zeitschalter, der mit der erfindungsgemäßen Hauptnocken- 12 Positionssteuerung und Rückstellungsvor­ richtung 11 versehen ist.

Der programmierte Zeitschalter 10 weist in seinem oberen Teil eine Nockentrommel 23 auf, deren Nocken in einer be­ kannten Weise geeignete Glieder betätigen, die zum Öffnen oder Schließen der Stromkreise aller elektrisch angetrie­ benen Bestandteile des programmierten Zeitschalters 10 dienen.

Der programmierte Zeitschalter 10 weist weitere Haupt­ stromübertragungsbürsten 15 auf. Die genannten Hauptbür­ sten 15 nehmen mit dem auf der Positionierungsscheibe vorhandenen, spezifischen Schaltungsbereich Kontakt, um die Stromzuführung an die Antriebsmotoren gemäß gewünsch­ ten Reihenfolgen ein- oder abzuschalten bzw. zu unterbre­ chen.

Die genannten Antriebsmotoren 16 steuern das Ingangbrin­ gen bzw. Stoppen des mit dem Hauptnocken verbundenen Ge­ triebesatzes 17.

Die Positionierungsscheibe 13 ist einteilig mit dem Hauptnocken 12 auf einer der Hauptnocken 12 Drehungswelle 18 senkrechten Ebene und koaxial mit der Welle 18 ange­ ordnet.

Die genannte Drehungswelle 18 kann manuell um einen ge­ wünschten Winkel und Drehrichtung unabhängig vom Haupt­ nocken 12 gedreht werden.

Die genannte Drehungswelle 18 ist nach außen in bekannter Weise mit dem nicht dargestellten Schaltungsknopf verbunden.

Sobald in der nachfolgenden Phase der Nocken 12 die manu­ ell angegebenen und der gewünschten Programmierung ent­ sprechenden Stellung der Drehungswelle 18 erreicht hat, kuppelt er die Drehungswelle 18 an, wodurch dieser in der weiteren Drehung geschleppt wird.

Dies wird durch die Mitwirkung erzielt zwischen dem aus der genannten Drehungswelle 18 hinausragenden Zahn 24 und dem elastischen Arm 25 der einteilig mit dem Hauptnocken gebildet ist (Fig. 4).

Im Lauf seiner (Vollwinkel) Drehung definiert der Haupt­ nocken 12 eine Vielzahl von diskreten Stellungen, wobei jede davon einer bestimmten Programmierungslage ent­ spricht.

Im vorliegenden Fall sind 60 diskrete Stellungen defi­ niert worden, jedoch ist diese Zahl von keiner Bedeutung für die Erfindung.

Die Hauptnocken 12 der Servopositionssteuerung und Rück­ stellungsvorrichtung 11 wird im wesentlichen aus der Mit­ wirkung zwischen der Positionierungsscheibe 13 und der Hilfsbürste 14 gebildet.

Die genannten Hilfsbürsten 14 sind auf einer auf der Dre­ hungswelle 18 herausgearbeiteten Bürstenbank 19 auf des­ sen diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet, und durch die genannte Bürstenbank 19 elektrisch verbunden.

Die Stromzufuhr von den Hauptbürsten 15 zu den Antriebs­ motoren 16 wird durch die relativen Stellungen zwischen den Hilfsbürsten 14 und den auf die Positionierungsschei­ be 13 angeordneten konzentrischen Bahnen (20, 26) gesteuert.

Im vorliegenden (Spezial-) Fall sieht die bevorzugte Rea­ lisierung der Erfindung vor, die Positionierungsscheibe 13 mit drei konzentrischen Bahnen zu versehen, nämlich eine innere durchlaufende Bahn 20a, eine mittlere unterbrochene Bahn 26 und eine äußere durchlaufende Bahn 20b.

Durch die Unterbrechung 21 ist ein Verbindungsstück 22 angebracht, das eine elektrische Verbindung zwischen der äußeren durchlaufenden Bahn 20b und der inneren durchlau­ fenden Bahn 20a herstellt.

Die genannte Unterbrechung 21 umfaßt einer der genannten 60 diskreten Stellungen des Hauptnockens 12, wobei die eine genannte Stellung durch das genannte Verbindungs­ stück 22 belegt wird.

Im vorliegenden Fall berühren die Hauptbürste 15 in der Zyklusstartstellung die konzentrischen Bahnen 20 und 26.

In diesem (Spezial-) Fall belegt das genannte Verbin­ dungsstück 22 die der Zyklusstartstellung unmittelbare folgende Position.

Die Hilfsbürsten 14 stellen zusammen mit der Bürstenbank 19, die elektrische Verbindung zwischen der inneren durchlaufenden Bahn 20a und der mittleren unterbrochenen Bahn 26 her.

Im vorliegenden (Spezial-) Fall sind die Stromeingangs- 15a und Stromausgangs- 15b Hauptbürsten mit der mittle­ ren, unterbrochenen Bahn 26 bzw. mit der äußeren, durch­ laufenden Bahn 20b verbunden.

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Variante, sind eine durchlaufende Bahn 20, im vorliegenden (Spezial-) Fall nach außen angeordnet, und eine unterbrochene Bahn 26 vorhanden, wobei in der Unterbrechung 21 ein stromleiten­ des Stück 22 verlegt wird.

Ausgehend von einer Zyklusstartposition wird die Servo­ positionierung des Hauptnockens 12 in der gewünschten Stellung in der folgenden Weise erfolgen.

Aus praktischen Darstellungsgründen wurde in den Fig. 1 und 3 Positionierungsscheibe 13 nur in der Fig. 2a gänz­ lich dargestellt.

Um besser die in der Programmierungsphase von der Bürste 14 gegenüber der konzentrischen Bahnen 20 und 26 belegte Stellungen auszeichnen zu können, ist in den Fig. 2b und 2c und Fig. 3 nur das mittlere Teil der Posi­ tionierungsscheibe 13 in vergrößertem Maßstab darge­ stellt.

Da keine elektrische Brücke zwischen der mittleren unter­ brochenen und den äußeren durchlaufenden Bahnen (26 bzw. 20b), d. h. zwischen der mit der Stromeingangs- bzw. Stromausgangshauptbürste verbundenen Bahnen vorhanden ist, bleibt in der Zyklusstartstellung (Fig. 2a) die elektrische Verbindung zu der Hauptbürste 15 unterbro­ chen.

Nämlich ist eine Hilfsbürste 14a mit dem an der Unterbre­ chung 21 der mittleren unterbrochenen Bahn 26 angeordne­ ten Stromleitendenstück 22 elektrisch verbunden, wobei die andere Bürste 14b mit der inneren durchlaufenden Bahn 20a (Fig. 2a) elektrisch verbunden ist.

Sobald die Servopositionierung durch eine Drehung der Welle 18 vorgenommen wird, bewirkt dies die Positionie­ rung der Hilfsbürste 14a auf die gewünschte Programmie­ rungsstellung entlang der mittleren unterbrochenen Bahn 26, im Beispielsfall die Stelle A12 (Fig. 2b).

Dadurch wird die elektrische Verbindungsbrücke zwischen den Hauptbürsten 15 hergestellt.

Nämlich wird eine aus folgenden Elementen bestehender ge­ schlossener Kreis gebildet werden zwischen: Hauptstro­ meingangsbürste 15a, mittlere unterbrochene Bahn 26, Hilfsbürste 14a, Bürstenbank 19, Hilfsbürste 14b, innere durchlaufende Bahn 20a, Verbindungsstück 22, äußere durchlaufende Bahn 20b und Stromausgangsbürste 15b.

Dieser Stromkreis liefert die Versorgung für den Drehan­ triebsmotor 16, die die Hauptnocken 12 in Rotation tra­ gen.

Durch die genannte Drehung des Hauptnockens 12 wird die Positionierungsscheibe 13, insbesondere in Bezug auf die stillstehende Hilfsbürste 14, gedreht.

Diese Drehung des Hauptnockens 12 wird beim Erreichen der gewünschten Stellung A12 unterbrochen.

Nämlich wird die Positionierungsscheibe 13, wenn sie die genannte Stellung A12 erreicht, die Einstellung der Un­ terbrechung 21 der mittleren unterbrochenen Bahn 26 in einer mit der Hilfsbrüste 14a übereinstimmenden Position bewirken (Fig. 2c).

Deshalb wird die elektrische Verbindung zwischen den Hauptbürsten 15, und demzufolge die Stromzufuhr zu den Antriebsmotoren 16 und die Drehung des Hauptnockens 12 unterbrochen; dadurch ergibt sich die Positionierung des Hauptnockens 12 in die gewünschte Stellung.

In dieser Stellung wird der Hauptnocken 12 die Welle 18 einhaken und sie mit sich in der weiteren Drehung nehmen (Fig. 4).

Das Servopositionierungsprinzip gemäß der Erfindung kann zur Erzielung einer bestimmten Rückstellage des Haupt­ nockens 12 angewendet werden, d. h. seiner Wiederpositio­ nierung auf der Zyklusstartstellung bzw. -stellungen.

In dem in dem Figurensatz 3 dargestellten Fall nimmt man an, daß der Hauptnocken 12 auf der Programmposition A12 eingestellt wurde und daß man statt dessen sie auf der Zy­ klusstartstellung, d. h. auf der Position AOO/A60, rück­ stellen will.

Die Welle 18 wird dann bis zur Stellung A59, d. h. zu der der Zyklusstartstellung unmittelbar vorhergehenden Stel­ lung, gedreht.

Die oben ausgeführte Erläuterung gilt ebenso in den Fäl­ len, in denen der Programmierungszyklus eine Vielzahl von Zyklusstartstellungen vorsieht.

Wenn sich die Welle 18 in der genannten Stellung A59 be­ findet, wird durch die Hilfsbürste 14 der Strom den An­ triebsmotoren 16, die dem Hauptnocken 12 erlauben, sich zu drehen, zugeführt.

Sobald der Hauptnocken 12 ebenfalls die Stellung A59 er­ reicht hat, wird die Stromzufuhr über die Hilfsbürsten 14 unterbrochen.

Die genannte Stromzufuhr zu den Motoren 16 wird jedoch durch die direkte Verbindung zwischen der mit dem Verbin­ dungsstück 22 in elektrischem Kontakt stehenden Hauptbür­ ste 15a und 15b gesichert (Fig. 3b).

Durch die Stromzufuhr wird die Speisung der Motoren 16 um einen weiteren Schritt des Hauptnockens 12, d. h. bis zur Erreichung der Zyklusstartstellung AOO/A60, aufrechter­ halten; beim Erreichen dieser Stellung wird die Stromzu­ fuhr unterbrochen, da die elektrische Verbindung zwischen den Hauptbürsten 15 nicht mehr vorhanden ist (Fig. 3c).

Claims (5)

1. Servopositionssteuerungs- und Rückstellungsvorrich­ tung für programmierte Zeitschalter (Timer), mit einem aus mindestens einem Motor (16) angetriebenen Hauptnocken (12), der durch seine Drehung "n" dis­ krete Stellungen, die "n" Programmpositionen ent­ sprechen definiert, wobei der genannte Hauptnocken (12) mit einer Positionierungsscheibe (13) fest ver­ bunden ist und mit einer mit dem manuellen Schal­ tungsknopf assoziierten Welle (18) und mit einem Programmanzeiger zusammenwirkt, und zwar ist die genannte Welle (18) gegenüber dem genannten Nocken (12) infolge einer manuellen Betätigung des Schal­ tungsknopfes und infolge mechanischer Mitnahme sei­ tens des genannten Nockens (12) drehbar, die genannte Positionierungsscheibe (13) ist auf einer der Achse der genannten Welle (18) senkrechten Ebene angeordnet, auf der genannten Positionierung­ scheibe (13) sind eine unterbrochene Bahn (26) und mindestens eine durchlaufende Bahn (20) angeordnet, wobei die genannten Bahnen (20-26) kreisförmig, mit­ einander konzentrisch und mit der Achse der genann­ ten Welle (18) koaxial angeordnet sind, jede der genannten Bahnen (26-20) zusammenwirkt mit den Stromeingangs- und Stromausgangshauptbürsten (15a, 15b), die in der Zyklusstartstellung elek­ trisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ nannte Welle (18) zwei elektrisch verbundene Kon­ taktbürsten (14a, 14b) aufweist, wobei eine (14a) davon mit der unterbrochenen Bahn (26) und die an­ dere (14b) mit der durchlaufenden Bahn (20) zusam­ menwirkt, die genannte durchlaufende Bahn (20) weist ein in einer mittleren zwischen den Unterbrechungsenden der genannten unterbrochenen Bahn (26), liegenden Stel­ lung angeordnetes Verbindungsstück (22) auf, die genannte mittlere Stellung zwischen den Unterbre­ chungsenden (21) ist mit einer diskreten Programm­ position versehen, die durch das genannte Verbin­ dungsstück (22) belegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei konzentrische durchlaufende Bahnen (20a, 20b) umfaßt, die innen (20a) bzw. außen (20b) der unterbrochenen Bahn (26) liegen, wobei die mit der durchlaufenden Bahn (20) zusammenwirkenden Kon­ taktbürste (14b) keinen unmittelbaren Kontakt mit der Stromeingangs- bzw. Stromausgangshauptbürste (15) aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn man die Zyklus­ startstellung(en) mit "A n" bezeichnet, so ent­ spricht der programmierte Zeitschalter Rückstell- Lage der "A n-1" Stellung der Welle (18).

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Hauptbürsten (15) auf der Zyklusstartstellungslage "A n" mit den konzentrischen Bahnen (20-26) in Verbindung stehen, die genannte Programmierungsstellung mit der Stel­ lung (A n+1) übereinstimmt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbürsten (15a, 15b) in der Rückstellungslage durch das Verbindungs­ stück elektrisch kurzgeschlossen werden.