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Elektrische Antriebseinrichtung für eine in schrittweise Drehbewegung
zu versetzende Welle, insbesondere für die stufenweise Einstellung von Reguliervorrichtungen
Die Erfindung bezweckt die Lösung der Aufgabe, eine Welle durch elektrischen Antrieb
in eine schrittweise Drehbewegung zu versetzen, wobei gewährleistet sein soll, daß
die einzelnen zwischen den Schaltschritten liegenden Einstellungen genau definiert
sind. Diese Aufgabe liegt insbesondere bei der stufenweisen Einstellung von Reguliervorrichtungen
vor; in der Hochfrequenztechnik erfordern z. B. die sogenannten Kanalgeräte zur
Betätigung ihrer Einzelorgane eine solche Antriebseinrichtung, wenn die Geräte fernbedient
werden sollen. Unter einem Kanalgerät versteht man in der Technik der drahtlosen
Telegrafie und Telefonie einen Sender bzw. einen Empfänger, der nicht kontinuierlich,
sondern derart stufenweise abstimmbar ist, daß durch den Abstimmechanismus eine
Reihe von Betriebswellen festgelegt ist. Da nämlich die ausgesendeten Trägerwellen
moduliert
sind, nimmt jede Nachrichtenverbindung ein Frequenzband ein, für das sich der Ausdruck
Kanal eingebürgert hat.
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Die Erfindung besteht in einer dem genannten Zweck besonders dienlichen
Verbesserung einer bekannten elektrischen Alltriebseinrichtung nachstehend gekennzeichneten
Baumusters. Durch Schaltmittel. die mit einem geberseitigen Bedienungsorgan gekuppelt
sind, werden Stromimpulse ausgelöst, die nacheinander mindestens drei Antriebselemente
in Gestalt von sogenannten Drehschaltmagneten erregen. die untereinander und mit
der anzutreibenden Welle gekuppelt sind: diese Verkupplung sowie die Reihenfolge
der Erregung der Drehschaltmagneten sind so gewählt, daß diese Antriebselemente
die schrittweisen Einzelbewegungen der Wellen in der Drehrichtung bewirken, die
dem Richtungssinn der Betätigung des geberseitigen Bedienungsorgans entspricht.
Unter einem Drehschaltmagneten verstellt man ein elektrisches Antriebselement, das
bei Auslenkung seines Anker: aus der Ankerschlußstellting im erregten Zustand ein
Drehmoment auszuüben vermag. Die Drelischaltmagneten werden so miteinander gekuppelt.
daß eine Ankerschlußstellung des einen -Magneten jeweils nur bei entsprechender
Auslenkstellung der Anker der anderen Drehschaltmagneten möglich ist.
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Die durch die Erfindung gewonnene Verbesserung einer solchen Antriebseinrichtung
bestellt darin. daß die einzelnen Einstellungen der angetriebenen Welle durch eine
Rastvorrichtung all sich bekannter Art justiert und gesichert werden und daß bei
einer Einstelländerung die Aufhebung der Einrastung dem Erregen der Drelischaltmagneteii
vorausgeht.
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Zunächst sollte angenommen werden. daß bei einer Antriebseinrichtung
der gekennzeichneten Art eine solche Einrastvorrichtung überflüssig ist, da ja die
jeweilige Ankerschlußstellung eines der Drehschaltmagneteil als solche definiert
ist und somit jeweils eine genaue Einstellung der Antriebswelle gewährleistet.
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Die eingehende Befassung mit fernbedienbaren Einstellvorrichtungen
der gekennzeichneten Art führte jedoch zu der Erkenntnis, daß zur Gewährleitung
unveränderlicher Arbeitsweise eines solchen Antriebsmechanismus unter den verschiedensten
Bedingungen eine Rastvorrichtung der vorstehend allgegebenen Wirkungsweise unbedingt
notwendig ist. Physikalisch dürften die Gründe hierfür klar werden, wenn bedacht
wird. daß der einzelne Drelischaltmagnet trotz seiner definierten Ankerschlußstellung
in dieser kein Drehmoment auszuüben vermag, was nichts anderes bedeutet, als daß
die Ankerschlußstellung kräftemäßig als weitgehend unbestimmt bzw. labil anzusehen
ist.
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Wie erwähnt, kommt es ja insbesondere bei Kanalgeräten z. B. darauf
an, eine präzise Fortschaltung der angetriebenen Welle mit jeweils genauer Erreichung
der Einstellstufen herbeizuführen, und zwar unabhängig davon, ob zu gewissen Zeiten
die Einstellwelle, z. B. infolge großer Kälte, schwerer zu bewegen ist als zu anderen
Betriebszeiten.
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Damit die Einrastung. welche die einzelnen Einstellungen sichert,
bei einer Einstellungsänderung nicht hindernd wirkt, ist erfindungsgemäß die Aufhebung
dieser Einrastung vor der jedesmaligen Erregung der Antriebselemente vorgesehen.
Dieses kann z. B. zweckmäßig durch eine elektrische Auslösevorrichtung, die zwangsläufig
durch die geberseitige Steuereinrichtung mit beeinflußt wird, bewirkt «erden.
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Um auf der Geberseite die jeweilige Einstellung des fernbedienten
Gerätes anzuzeigen, hat man die 'Möglichkeit, die Antriebseinrichtung mit einer
Anzeigevorrichtung zu versehen. Entweder kann man null diese Anzeige direkt durch
die geberseitig ausgelösten Stromimpulse steuern, oder man kann mit der Antriebswelle
in dem fernbedienten Gerät eine Schaltsteuerungseinrichtung kuppeln, die ihrerseits
Stromimpulse erzeugt, die dem elektrischen Antrieb der geberseitigen Anzeigeeinrichtung
zugeleitet werden.
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Zur Vermeidung etwaiger undefinierter und somit Störerscheinungen
auslösender Stromimpulse kann es von Wichtigkeit sein, dafür zu sorgen, daß nur
solche Impulse zu den Antriebselementen gelangen, deren Dauer über einem gewünschten
bzw. erforderlichen 'Mindestwert liegen.
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An Hand der schematischen zeichnerischen Darstellung wird im folgenden
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung näher erläutert.
Auf der Geberseite links sind durch die Welle i die einzelnen Schaltmittel mit der
Bedienungskurbel n gekuppelt. Auf der Welle i sitzen die Rastscheibe 3 und die Nockenscheiben
:M, 5 und 6. die diejenigen Schaltkontakte beeinflussen, die in den einzelnen Stromkreisen
der Drehschaltmagneten oderDrehschlagmagneten liegen. Eine Nockenscheibe; betätigt
einen Schaltkontakt, dessen Aufgabe darin besteht, die Rastvorrichtung der anzutreibenden
Gerätewelle zu lösen, ehe eine Erregung der Antriebselemente erfolgt. Im fernbedienten
Gerät sind die Drehschlagmagneten 9, io und i i durch Zahnräder miteinander gekuppelt.
Die Drehschlagmagneten sind mittels eines nicht dargestellten übersetzungsgetriebes
mit der anzutreibenden Gerätewelle gekuppelt, auf der die angedeutete Rastscheibe
13 sitzt. Die
Rastzähne sind mit 1q., einige Raststellungen
mit 58, 59, 6o, 61 und 62 bezeichnet. Die Rastklinke hat das Bezugszeichen 15; ihre
elektrische Lösung erfolgt durch den schematisch angedeuteten Drehschlagmagnet 16.
Gleichzeitig mit der Lösung der Rastklinke 15 wird der Kontakt 17 geschlossen, der
die Drehschlagmagnetstromkreise schließt.
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Das Schaltbild stellt den Augenblick dar, der sich unmittelbar an
die von dem Drehschlagmagneten i i ausgeübte Schaltfunktion anschließt. Der Drehschlagmagnet:
i i ist durch den Stromimpuls in Ankerschlußstellung gedreht worden. Dadurch hat
sich die angetriebene Welle 8 so weit gedreht, daß die Rastklinke 15 in die Raststellung
6o eingerastet ist.
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Nun seien die Vorgänge betrachtet, die zu beobachten sind, wenn durch
Betätigung der Bedienungskurbel 2 eine Rechtsdrehung der Nockenscheiben q., 5, 6
und 7 erfolgt. Durch die Nockenscheibe 7 wird der Kontakt des von ihr betätigten
Schalters geschlossen. Über die Leitung 2o wird der Drehschlagmagnet 16 erregt.
Er bewirkt die Lösung der Rastklinke 15. Durch die Bewegung der Rastklinke wird
gleichzeitig der Schalterkontakt 17 geschlossen, wodurch ein Stromfiuß über den
Kontakt des Schalters der Nockenscheibe .4 über die Leitung 22 durch den Drehschlagmagnet
i i ausgelöst wird. Da dieser Drehschlagmagnet sich nun bereits in der Ankerschlußstellung
befindet, löst dieser Stromimpuls keine weitere Antriebsbewegung aus. Bei weiterer
Rechtsdrehung der durch die Steuerwelle i gekuppelten Nocken kommt der Augenblick,
in dem der Schaltkontakt der Nockenscheibe q. unterbrochen und der Kontakt des Schalters
der Nockenscheibe 5 geschlossen wird. Die Folge hiervon ist, daß der Stromfluß im
Stromkreis 22-Drehschlagmagnet 11-12 unterbrochen wird und ein Stromimpuls in der
Leitung 23-Drehschlagmagnet io-2i entsteht. Hierdurch wird der Drehschlagmagnet
io erregt und sein Anker um 30°'' in der Ankerschlußstellung bewegt. Durch diese
Bewegung, im Schaltbild rechtsherum, werden der Drehschlagmagnet i 1 linksherum
und der Drehschlagmagnet 9 ebenfalls linksherum mitbewegt, die Rastscheibe 13 führt
einen Winkelschritt rechtsherum aus, so daß die Klinke 15 in der Raststellung 61
einrasten kann. Die Rastklinke rastet in dem Moment ein, in dem die Nockenscheibe
7 so weit rechtsherum gedreht ist, daß die Einkerbung 25 dieser Nockenscheibe ein
Öffnen des zugehörigen Schalters ermöglicht. Bei weiterem Rechtsdrehen der Bedienungswelle
i wird nach dem gleichen Vorgang der Drehschlagmagnet 9 über die Leitung 24. erregt
und sein Anker im Schaltbild linksherum gedreht werden. Das entspricht einer schrittweisen
Weiterbewegung der Rastscheibe 13 von der Raststelle 61 zur Raststelle 62.
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Wird dagegen die Bedienungswelle i nicht rechts-, sondern linksherum
weitergedreht, so wird natürlich nicht der Drehschaltmagnet 9, sondern wieder der
Drehschaltmagnet i i erregt, und zwar führt er dann eine Umdrehung rechtsherum aus,
was bedeutet, daß die Rastscheibe 13 aus der Raststellung 61 in die Raststellung
6o zurückbewegt wird. Durch diesen einfachen Schaltmechanismus ist es also möglich,
mit Stromimpulsen, übrigens grundsätzlich - beliebiger Stromart, einen richtungseindeutigen
Antrieb von Antriebswellen zu bewirken.
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In dem Schaltbild ist weiter schematisch dargestellt eine Rückmeldeeinrichtung,
die auf der Geberseite eine Anzeigevorrichtung synchron mit der angetriebenen Welle
in Bewegung setzt, und zwar sind durch die Welle 8 die Nockenscheiben 27, 28 und
29 mit einem der Drehmagneten 9, 1o oder ii gekuppelt. Die durch diese Nockenscheiben
betätigten Kontakte erregen die Drehschlagmagneten 31, 32 und 33, die untereinander
durch Zahnräder miteinander gekuppelt sind und die durch die Antriebswelle 3o das
Zählwerk bzw. die Anzeigeeinrichtung 35 antreiben. Der Stromkreis der Rückmeldeeinrichtung
wird durch die Leitung 34 über die Drehschlagmagneten und die Kontakte der Nockenschalter
geschlossen.
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Ferner ist noch schematisch im Schaltbild dargestellt, in welch einfacher
Weise eine Synchronisierung der angetriebenen Gerätewelle mit dem Zählwerk bzw.
mit der Anzeigevorrichtung auf der Geberseite durchgeführt werden kann. Eine Anzeigelampe
37 zeigt das Vorhandensein des Synchronismus durch Aufleuchten an. Sie liegt in
der Leitung 36, die über je einen Kontakt 38 bzw. 39 auf der Geberseite und auf
der Geräteseite geschlossen wird. Der Kontakt 38 wird geschlossen, wenn das Zählwerk
den Anfangs-oder Endkanal anzeigt. Der Kontakt 39 wird geschlossen, wenn die Antriebswelle
des Gerätes sich entweder in der Anfangs- oder in der Endstellung befindet. Wird
angenommen, das Zählwerk sei mit der Geräteeinstellung außer Tritt, und zwar zeige
es höhere Werte an, so wird durch Betätigung der Bedienungskurbel 2 die Antriebseinrichtung
so lange betätigt, bis das Zählwerk den Endwert anzeigt, und darüber hinaus, bis
auch die Einstellwelle des Gerätes in der Endstellung angelangt ist. Voraussetzungsgemäß
leuchtet dann die Anzeigelampe 37 auf. Umgekehrt muß verfahren werden, wenn das
Zählwerk geringere Werte anzeigt, als sie den Einstellungen der angetriebenen Gerätewelle
entsprechen. In diesem
Fall muß durch eine Betätigung der geberseitigen
Bedienungskurbel der Antriebsmechanismus in umgekehrte Bewegung gesetzt werden,
bis das Zählwerk die Anfangsstellung anzeigt, und darüber hinaus, bis die Antriebswelle
sich in der Anfangsstellung befindet.
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Die Rückmeldeeinrichtung kann in der Weise vereinfacht werden. daß
man die Drehschlagmagneten 3i. 32 und 33 an den angekreuzten Stellen 4o, -.i und
42 in die einzelnen Stromkreise der Antriebsmagneten einschaltet und somit eine
mit der Antriebswelle synchrone Bewegung der Zählwerkwelle 3 o auf rein elektrischem
Wege herbeiführt.
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Die beschriebene Antriebsvorrichtung zeichnet sich durch ihre Einfachheit
und grolle Betriebssicherheit aus.