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Die
Erfindung betrifft einen Inkrementalgeber für ein elektrisches Gerät, insbesondere
ein Heiz-, Kühl-,
Wasch- oder Reinigungsgerät,
umfassend eine über
einen Drehknopf drehbare Scheibe, deren Drehbewegung über ein
Abtastmittel zur Erzeugung von der Steuerung des Geräts dienenden
Inkrementalsignalen abtastbar ist.
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Solche
digital arbeitenden Inkrementalgeber kommen vieler Orts zum Einsatz,
beispielsweise bei Wärme-
oder Kühlschränken, auch
solchen für
Labore, Brutschränke
oder dergleichen. Ihr Einsatz ist aber auch allgemein bei Haushaltsgeräten oder
dergleichen bekannt. Über
einen Inkrementalgeber können
Inkrementalsignale erfasst werden, die der Gerätesteuerung dienen. Das Kennzeichen
eines solchen Inkrementalgebers ist es, dass er keine ausgezeichneten
Drehstellungen, denen bestimmte Signalwerte und damit bestimmte
Betriebszustände
zugeordnet sind, aufweist, wie dies beispielsweise bei üblichen Drehknebelschaltern
oder dergleichen, wie man sie beispielsweise bei Herden zur Temperatureinstellung einer
Heizplatte oder dergleichen kennt, der Fall ist. Vielmehr ist die
Stellung des Inkrementalgebers bei Einschalten des Geräts oder
im Rücksetzfall
automatisch als Null-Stellung definiert, ausgehend von welcher dann
bei Drehung der jeweils über
den Inkrementalgeber zu steuernde Parameter in Abhängigkeit
der Inkrementaldrehung verändert
werden kann. Die Funktionsweise derartiger Inkrementalgeber ist an
und für
sich bekannt.
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Bei
bekannten Geräten
ist neben dem Inkrementalgeber stets auch ein Netzschalter vorgesehen, über den
das elektrische Gerät
grundsätzlich ein-
und ausgeschaltet werden kann. Die Betätigung dieses Schalters setzt
unter anderem die Steuerung zurück,
so dass der Inkrementalgeber quasi ebenfalls auf „0" gestellt wird, das
heißt,
seine momentane Position ist einer Ausgangsstufe eines bestimmten zugeordneten
Parameters oder einem messtechnisch erfassten Ist-Parameter zugeordnet.
Ausgehend von dieser zugeordneten Parameterstufe kann dann bei Betätigung des
Inkrementalgebers die Parameterverstellung erfolgen. In jedem Fall
sind üblicherweise
zwei Elemente, nämlich
der Netzschalter sowie der Inkre mentalgeber vorzusehen. Der Bediener
muss also zwangsläufig
zwei Elemente betätigen.
Ferner sind beide an entsprechenden Stellen am Bedientableau des
Geräts
vorzusehen, das heißt, sie
benötigen
hinreichend Bauraum, wie auch mit jedem zusätzlichen Schalter die Übersichtlichkeit
des Bedientableaus leidet.
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Aus
DE 295 20 378 U1 ist
eine Vorrichtung zur Eingabe von Einstellwerten in elektronischen
Geräten
bekannt, bei welcher die Eingabe der Einstellwerte über einen
mit einem Potentiometer oder digital wirkenden Inkrementalgeber
verbundenen Drehknopf erfolgt. Der Drehknopf ist in Richtung seiner Drehachse
von einer ausgerückten
Stellung in eine versenkte Stellung bewegbar. In dieser ist er über eine
geeignete Aritiereinrichtung aritierbar. Durch Bewegen des Drehknopfs
zwischen der versenkten und der ausgerückten Stellung wird der Signalpfad
zwischen einem an dem Drehknopf angekoppelten elektrischen Verstellelement
und einem Display oder einem Speicher geschlossen bzw. geöffnet.
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Aus
DE 196 21 025 A1 ist
eine Bedienvorrichtung für
eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der das Bedienelement
axial beweglich gelagert ist, wobei eine Schaltanordnung zur Betätigung der
automatischen Betriebsfunktion der Klimaanlage mit der Axialbewegung
des Bedienelements in Wirkverbindung steht. Dem Bedienelement ist
ferner eine axial wirkende Federanordnung zugeordnet, die in Verbindung
mit verschiedenen Raststellungen des Bedienelements eine Push-Push-Mechanik
gewährleistet.
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DE 101 37 883 A1 beschreibt
einen Drehschalter mit einem in verschiedenen Schaltstellungen einstellbaren
Rotor sowie einem verschiedene Schaltkonfigurationen vorgebenden
Stator sowie einem Rastwerk, welches aus miteinander in Eingriff stehenden
ersten und zweiten Rastelementen besteht, von denen eines dem Rotor
und eines dem Stator zugeordnet ist. Eines der Rastelemente ist
als Schaltkranz ausgebildet, der durch Erhebungen mit einer radial
zur Drehachse des Rotors gerichteten Rundungen die verschiedenen
Schaltstellungen definiert. Das andere Rastelement ist als zylindrischer Rollkörper ausgebildet,
der um eine parallel zur Drehachse des Rotors angeordnete Achse
frei drehbar gelagert ist.
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DE 101 51 016 A1 beschreibt
eine Bedienvorrichtung für
eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem drehbar um eine
Achse gelagerten Bedienelement für
eine manuelle Einstellung einer Betriebsfunktion. Vorgesehen ist
ein fahrzeugfest angeordneter Drehregler, wobei das Bedienelement axial
verstellbar angeordnet ist und zwischen einer drehreglerfernen Bedienstellung
und einer drehreglernahen Parkstellung durch eine Push-Push-Mechanik
verstellbar ist.
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DE 102 14 920 A1 beschreibt
eine Bedieneinheit beispielsweise für ein Gargerät, mit zumindest
einem versenkbaren Knebel, über
den mit einer Hubbewegung wenigstens ein Schalter betätigbar ist. Der
Knebel ist in zumindest einer Drehstellung über eine Blockiereinheit am
Versenken gehindert, wobei in derselben Drehstellung mit dem Knebel über eine Übertragungseinheit
mit der Hubbewegung der Schalter betätigbar ist.
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Schließlich ist
aus
GB 2 236 380 A ein
Bedienknebel für
Waschmaschinen bekannt. Der Knebel ist zwischen einer versenkten
und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar, wobei er in der versenkten
Stellung über
geeignete Aritiermittel gehalten wird. Der Bewegungs- bzw. Aritiermechanismus umfasst
eine Kulissenführung,
in der ein Zapfen, der mit dem Drehknopf gekoppelt ist, läuft.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Inkrementalgeber anzugeben,
der als multifunktionales Bauelement kompakt gebaut ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist ein Inkrementalgeber gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen.
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Der
neuartige Inkrementalgeber weist einen versenkbaren Drehknopf auf,
das heißt,
dieser kann zwischen einer versenkten Stellung, in der er im Wesentlichen
ebenflächig
in die Bedienoberfläche,
z. B. die Gerätebedienblende
integriert ist, und in der er nicht betätigbar ist, und einer ausgerückten Stellung, in
der er aus der Blendenebene hervorsteht und gedreht werden kann,
bewegt werden, wobei er in der jeweiligen Stellung arretierbar ist.
Mit diesem Drehknopf bewegungsgekoppelt ist ein in Baurichtung zum
Gerätinneren
hin vorzugsweise nachgeschalte ter Netzschalter, der automatisch
beim Versenken oder Ausrücken
des Drehschalters betätigt
wird. Das heißt,
beim Ausrücken
des Drehschalters, was üblicher
Weise durch Drücken
auf den versenkten Drehknopf, das zum Lösen des Arretiermechanismus führt und
den federbelasteten Ausrückmechanismus betätigt, wird
während
dieser Bewegung automatisch der Netzschalter betätigt und automatisch das Gerät eingeschalten.
Es ist also kein separater Netzschalter mehr vorzusehen, vielmehr
wird das Einschalten des Gerätes
automatisch beim Betätigen
des Drehknopfs zum Ausrücken
desselben eingeschaltet.
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Entsprechend
umgekehrt ist der automatische Ausschaltmechanismus. Wird der Drehknopf entgegen
der Ausrückrichtung
in die versenkte Stellung, in der er über die Arretierrichtung gehalten
wird, bewegt, so wird während
dieser Betätigung
automatisch der Netzschalter geöffnet
und damit das Gerät ausgeschaltet.
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Der
erfindungsgemäße Inkrementalgeber vereint
also mit besonderem Vorteil sowohl die dem Inkrementalgeber immanenten
Eigenschaften, verbunden mit der benutzerfreundlichen und aus sicherheitstechnischen
vorteilhaften Versenkmöglichkeit sowie
verbunden mit der automatischen Einschalt- und Ausschaltfunktion.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass
die Arretiereinrichtung ein lagefestes und ein gegenüber diesem
bei einer Drehknopfbetätigung
federbelastet bewegbares und in der jeweiligen Stellung arretierbares
Teil aufweist, über
das der Netzschalter betätigbar
ist. Der Netzschalter ist also der Arretiereinrichtung nachgeschalten.
Bei der Arretiereinrichtung handelt es sich um eine bekannt push-push-Einrichtung
unter Verwendung eines lagefesten und eines dem gegenüber gegen
eine Federlast beweglichen Teils, die beide über eine kulissengeführte Rastkugel
oder dergleichen in der jeweiligen Stellung bezüglich einander arretierbar sind.
Mit dem beweglichen Teil ist der Netzschalter gekoppelt. Nachdem
der Drehknopf mit dem beweglichen Teil bewegungsgekoppelt ist, da über das
federbelastete bewegliche Teil der Drehknopf automatisch in die
ausgerückte
Stellung gedrängt
wird, ist in Folge der Bewegungskopplung des Netzschalters mit dem
beweglichen Teil auch eine sichere Betätigung des Netzschalters gewährleistet.
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Am
bewegbaren Teil ist zweckmäßigerweise eine
drehbar gelagerte Welle vorgesehen, auf der die Scheibe und der
Drehknopf drehfest angeordnet sind. Über diese bezüglich des
beweglichen Teils drehbar gelagerte Welle ist der Drehknopf mit
dem beweglichen Teil bewegungsgekoppelt, wobei die Welle samt Scheibe
beim Bewegen des Drehknopfs in der jeweiligen Achsrichtung mitbewegt
werden.
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In
konstruktiver Hinsicht ist es zweckmäßig, ein Gehäuse vorzusehen,
in dem der Netzschalter und das lagefeste Teil gehaltert sind, und
in dem ein gegebenenfalls zum Drehknopf hin offener Raum vorgesehen
ist, in dem die Scheibe und gegebenenfalls auch der Drehknopf bewegbar
sind. Auf diese Weise lässt
sich eine weitgehende Kapselung des Inkrementalgebers erzielen,
so dass dieser ein abgeschlossenes Bauteil bildet, in dem jedoch
hinreichend Raum für
die Bewegung der bezüglich
einander relativ bewegbaren Elemente vorgesehen ist.
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Zur
Ermöglichung
einer einfachen Abtastung der Scheibe über das Abtastmittel weist
die Scheibe vorteilhaft eine randseitige Verzahnung auf, die abgetastet
wird. Infolge der Verzahnung kann jede Drehbewegung der Scheibe
und damit des Drehknopfs exakt über
das Abtastmittel erfasst werden. Das Abtastmittel selbst ist vorzugsweise
ein die Verzahnung optisch abtastendes Mittel, vorzugsweise in Form
eines oder zweier Infrarot-Reflexionssensoren. In der ausgerückten Stellung
befindet sich die Scheibe, die wie beschrieben bei der Ausrückbewegung
in Folge ihrer Anordnung an der Welle ebenfalls bewegt wird, relativ
nahe an den lagefesten Abtastmittel, also beispielsweise in beiden
Infrarot-Reflexionssensoren, so dass in Folge der unmittelbaren
Benachbarung die Verzahnung sicher abgetastet werden kann. Jede
vom Bediener initiierte Drehbewegung wird also sicher erfasst. Bei
einer Bewegung des Drehknopfs zum Versenken wird die Scheibe von
dem Abtastmittel wegbewegt, der Abstand wird also vergrößert. Schon
nach einem sehr kurzen Bewegungsweg von wenigen Millimetern wird
der Abstand der Scheibe zu dem Abtastmittel zu groß, so dass
die Verzahnung nicht mehr abgetastet werden kann. Es wird also kein Reflexionssignal
mehr empfangen, so dass jede unbeabsichtigte Verstellung während des
eigentlich beabsichtigten Ausschaltvorgangs unterbunden wird.
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Um
den Bediener ein Gefühl
für die
inkrementale Drehbewegung beziehungsweise für die Verdrehung um ein definiertes
Weginkrement zu geben, sieht eine besonders vorteilhafte Erfindungsausgestaltung
vor, dass eine mit der Scheibe oder der Welle zusammenwirkende Einrichtung
geberseitig integriert ist, durch deren Wirkung bei einer Drehung
der Scheibe oder Welle ein haptisch spürbarer, eine Verdrehung um
ein Inkrement anzeigender Widerstand erzeugt wird. Über diese
Einrichtung wird also eine die einzelnen Inkremente darstellende
Rastung erzeugt, die der Anwender beim Drehen des Drehknopfs spürt, so dass
er merkt, wenn er den Drehknopf um ein Inkrement verdreht hat.
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Diese
Einrichtung umfasst nach einer besonders vorteilhaften Erfindungsausgestaltung
wenigstens einen Permanentmagneten, der mit der Verzahnung der metallenen
Scheibe zusammenwirkt. Dieser Permanentmagnet ist am Gehäuse in einer
Position angeordnet, in der er der Scheibe, sobald diese in der
bei ausgerücktem
Drehknopf definierten Endlage, in der die Abtastung erfolgen kann,
ist, unmittelbar benachbart ist. Infolge der zwischen der Scheibenverzahnung
und dem Magneten wirkenden Magnetkraft beziehungsweise magnetischen
Kopplung, die jedes mal dann aufgehoben wird, wenn eine zwei Zähne beabstandende
Ausnehmung über
den Magneten gedreht wird, wird ein haptisch spürbarer Widerstand erzeugt,
den der Bediener erfasst. Um die magnetische Kopplung zwischen dem
Magneten und der Verzahnung zu optimieren, ist die Verzahnung zweckmäßigerweise
im Bereich ihrer freien Enden im Wesentlichen parallel zur Drehachse
gebogen, so dass die mit dem Magneten zusammenwirkende Zahnfläche vergrößert wird.
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Neben
dem Inkrementalgeber betrifft die Erfindung ferner ein elektrisches
Gerät,
insbesondere ein Heiz-, Kühl-,
Wasch- oder Reinigungsgerät,
umfassend einen Inkrementalgeber der beschriebenen Art.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im
Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht der zentralen im Gehäuseinneren angeordneten Teile
des erfindungsgemäßen Inkrementalgebers,
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2 eine
Perspektivansicht der montierten Teile aus 1,
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3 eine
Explosionsansicht des montierten Inkrementalgebers aus 2 mit
weiteren Anbauteilen,
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4 eine
Aufsicht mit weggelassenem Deckel auf dem Inkrementalgeber mit ausgerücktem Drehknopf,
und
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5 eine
Aufsicht gemäß 4 mit
eingerücktem
Drehknopf.
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1 zeigt
als Prinzipdarstellung eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Inkrementalgebers 1,
bestehend aus einem unteren Gehäuseteil 2,
das über
ein (siehe 3) oberes Gehäuseteil 3 vollkommen
geschlossen werden kann. Im Gehäuseunterteil
(oder entsprechend dem Oberteil) ist eine erste Aufnahme 4 vorgesehen,
in der ein Netzschalter 5 aufgenommen werden kann. Die
Halterung erfolgt über
vier Rastklipse 6, die den Netzschalter 5 übergreifen. Über den
Netzschalter 5, der mit einer nicht näher gezeigten Stromversorgung
sowie sämtlichen
anderen relevanten Betriebskomponenten eines elektrischen Haushaltsgeräts oder
dergleichen koppelbar ist, erfolgt das zentrale Ein- und Ausschalten
des Geräts.
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In
einem zweiten Abteil 7 wird ein lagefestes Teil 8 sowie
ein gegenüber
dem Teil 8 bewegliches Teil 9 montiert, die beide
Teile einer Arretiereinrichtung 10 sind, worauf nachfolgend
noch eingegangen wird. Am vorderen Aufnahmeansatz 11 des
beweglichen Teils 9, das oberhalb des lagefesten Teils 8,
an entsprechender Längsführung geführt, verschiebbar ist,
wird über
ein nicht näher
gezeigtes Drehlager eine Welle 12 drehbar aufgenommen,
auf die eine Distanzhülse 13 aufgesetzt
wird, über
die eine Scheibe 14, die der Inkrementalsignalgabe dient,
gegengelagert wird, welche Scheibe 14 über eine entsprechende Klemmscheibe 15 arretiert
wird.
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2 zeigt
die in 1 gezeigten Elemente in der Montagestellung. Ersichtlich
ist der Netzschalter 5 im entsprechenden Abteil 4 aufgenommen
und über
die Rastklipse 6 lagestabil gehaltert. Nachfolgend ist
das lagefeste Teil 8 dargestellt, an dessen Oberseite eine
Kulissenführung 16 ausgebildet
ist, in der eine nicht näher gezeigte
Führungskugel
oder dergleichen läuft, über die
in bekannter Weise das bewegliche Teil 9 in zwei Stellungen
arretiert werden kann. Das bewegliche Teil 9 ist in 2 in
der ausgerückten
Stellung gezeigt, in der es vom Netzschalter 5 beabstandet
ist. An das bewegliche Teil 9 schließt sich die Distanzhülse 11 sowie
die Scheibe 14 an, beide sitzen auf der Welle 12.
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In 3 ist
ferner ein Sensorträger 17 in Form
einer Platine, an deren einen Seite die Abtastmittel in Form zweier
optischer Sensoren 18 angeordnet sind, dargestellt. Diese
Platine wird in eine entsprechende Aufnahme 19 eingesetzt
und über entsprechende
Halteklipse 20, die in den Platinenoberrand übergreifen,
arretiert. In dieser Position liegen die Abtastsensoren 18 unmittelbar
benachbart zur Rückseite
der ausgerückten
Scheibe 14.
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Aufgrund
der unmittelbaren Benachbarung der Scheibe 14 zu den lagefesten
Abtastsensoren 18, die ein optisches Abtastsignal, beispielsweise
ein IR-Licht aussenden das Reflexionslicht verarbeiten, ist die
Erfassung einer Drehbewegung, eingeleitet über den auf die Welle 12 aufsteckbaren
Drehknopf 21, möglich.
Wird dieser gedreht, so bewegt sich die Scheibe 14 relativ
zu den Abtastsensoren 18. Die Scheibe 14 ist,
siehe 1, randseitig gezahnt, so dass sich eine Verzahnung 22 ausbildet,
wobei die freien Enden 23 der Verzahnung nach hinten im
Wesentlichen parallel zur Welle 12 umgebogen sind. Nachdem
zwischen jedem Zahn eine Freimachung liegt, die, wenn sie vor einem
Abtastsensor 18 gedreht ist, nicht reflektiert, wird jedes
Mal dann, wenn ein Zahn an einem Abtastsensor vorbeigedreht wird, ein
Reflexionssignal erfasst und mithin ein Inkrementalsignal erzeugt
und ausgegeben.
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Um
beim Drehen dem Bediener ein haptisch erfassbares Gefühl zu geben,
wenn eine Inkrementaldrehung erfolgt ist, ist, siehe 1,
ein Permanentmagnet 24 vorgesehen, der in einer entsprechenden
Aufnahme am Gehäuseunterteil 2 angeordnet
ist. Dieser Permanentmagnet 24 liegt in der ausgerückten Stellung
der Scheibe 14, die in 2 gezeigt
ist, unmittelbar unterhalb der nach hinten gebogenen Enden 23 der
Scheibe 14. Jedes Mal, wenn ein Zahn unmittelbar über den
Permanentmagneten 24 liegt, bildet die zwischen den beiden
wirkende Magnet kraft einen haptisch erfassbaren Widerstand, der beim
Weiterdrehen überwunden
werden muss. Auf diese Weise kann ein haptisch erfassbares rasterweises
Drehen realisiert werden.
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4 zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung einen Schnitt durch die relevanten
Teile des erfindungsgemäßen Inkrementalgebers 1.
Dieser ist in der ausgerückten
Stellung gezeigt, das heißt
der Drehknopf 21 befindet sich in einer Position, in der
er bedient und Inkrementalsignale erfasst werden können. Ersichtlich
liegt die metallene Scheibe 14 unmittelbar benachbart zum
Sensorträger 17 beziehungsweise
den Abtastsensoren 18. Gezeigt ist auch die unmittelbare
Nähe des
Permanentmagneten 24 zur Scheibe 14. Das bewegliche
Teil 9 ist weit vom feststehenden Teil 8 heruntergezogen.
Ein Taster 25 des Netzschalters 5 liegt oberhalb
des lagefesten Teils 8 und mithin im Bewegungsweg des beweglichen
Teils 9. Wird nun, wie durch den Pfeil P dargestellt ist,
auf den Drehknopf gedrückt,
so führt
dies dazu, dass die gesamte Mimik bestehend aus Drehknopf 21,
Scheibe 14, Distanzhülse 13,
Welle 12 und beweglichem Teil 9 in das Gehäuseinnere
geschoben wird. Das bewegliche Teil 9 wird über das
feststehende Teil 8 geschoben. Bei hinreichender Einschiebebewegung greift
es am Taster 25 des Schalters 5 an und drückt diesen
in Bewegungsrichtung zum Netzschalter 5 hin. Hierdurch
wird dieser bei Erreichen der in 5 gezeigten
Endstellung geschalten, ein mit ihm gekoppelter Stromkreis wird
geöffnet,
das zugeordnete Gerät
kann ausgeschalten werden. Die Arretierung dieser Position erfolgt über die
Arretiereinrichtung 10.
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Soll
das Gerät
eingeschalten werden und zur Abnahme von Inkrementalbewegungen und
Ausgabe von Inkrementalsignalen der Drehknopf 21 ausgerückt werden,
ist kurz auf den Drehknopf 21 zu drücken, so dass die Arretiereinrichtung 10 gelöst wird. Aufgrund
einer nicht näher
gezeigten Federkopplung des beweglichen Teils mit dem lagefesten
Teil 8 entspannt sich die beim Einschieben komprimierte
Feder und schiebt die bewegliche Mimik in die in 4 gezeigte
Stellung. Auch der Taster 25 ist über eine nicht näher gezeigte
im Rahmen der Einschiebebewegung gespannte Feder bezüglich des
Netzschalters 25 bewegbar gelagert und wird über die
sich entspannende Feder ebenfalls in die in 4 gezeigte Endstellung
gebracht.
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Aus
dem beschriebenen Bewegungsablauf gemäß den 4 und 5 wird
auch ersichtlich, dass die Gefahr von Fehlbedienungen während der Einschiebe-
oder Ausrückbewegung
und damit die Gefahr der Erfassung von fehlerhaften, ungewollt gegebenen
Signalen ausgeschlossen ist. Denn eine sehr geringe Entfernung der
Scheibe 14 von den Abtastsensoren 18 führt dazu,
dass die Sensoren kein Reflexionssignal mehr erfassen können, nachdem die
reflektierenden Flächen
der Zähne
zu weit entfernt sind. Wird der Drehknopf nun gedreht, erfolgt keine
Signalerfassung beziehungsweise -gabe. Über die erfindungsgemäße Bewegungskopplung
des Drehknopfs 21 mit dem Netzschalter 5 über die
zwischengeschaltete Drehbewegungs- und Arretiermimik ist eine mehrfache
Funktionalität
des Inkrementalgebers realisiert, dieser dient also nicht nur zum Erfassen
von Inkrementalsignalen, sondern hat auch die zentrale Netzein-
und ausfunktion.