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Magnetschalter
Die Erfindung bezieht sich auf Magnetschalter, die aus einem Gehäuse mit einem Durchlaufschlitz für eine als Schaltglied wirkende Eisenfahne sowie aus einem an einer Seite des Durchlaufschlitzes innerhalb des Gehäuses liegendenschaltelement und einem dem Schaltelement an der andern Seite des Durchlaufschlitzes gegenüberliegenden Schaltmagneten bestehen. Bei einem solchen Magnetschalter betrifft die Erfindung die Verbesserung de ; Schaltgenauigkeit, die Verringerung der Schadenanfälligkeit, die. Erzielung kleinerer Einbaumasse und eine auch bei rauhem Betrieb des Magnetschalters ausreichende Rüttelfestigkeit.
Überall dort, wo elektrische Schaltungen in Abhängigkeit von Bewegungsvorgängen durchgeführt werden sollen, werden Schalter benötigt, die auf die Bewegungsvorgänge ansprechen. Solche Schalter sind z. B. die mechanisch betätigten Endschalter und auch die sogenannten Lichtschranken. Mechanisch be- tätigte Endschalter haben wegen der ständig bewegten Mechanik ihrer Einzelteile einen starken Verschleiss, was nach verhältnismässig kurzer Betriebsdauer zu einer Verminderung der Schaltgenauigkeit führt. Da die mechanisch betätigten Endschalter durch Anfahren an Festanschläge betätigt werden, wirken ständig verhältnismässig grosse Kräfte stossartig auf die Endschalter, wodurch sich auch eine erhebliche Schadenanfälligkeit der Endschalter ergibt.
Wenn aber mechanisch betätigte Endschalter schadhaft werden oder ungenau schalten, ergeben sich häufig grosse Schäden an den Maschinen oder Einrichtungen, die durch die Endschalter gesteuert werden. Demgegenüber weisen Lichtschranken keine mechanisch bewegten Teile auf und haben daher auch nicht die den mechanisch betätigten Endschaltern anhaftenden Nachteile. Lichtschranken haben aber den Nachteil, dass sie. sehr teuer sind und deswegen in vielen einfachen Allwen- dungsfällen wirtschaftlich nicht tragbar sind. Dazu kommt, dass Lichtschranken z. B. wegen der Empfindlichkeit der Lichtquelle und des optischen Systems oder des Verstärkers auch sehr schadenanfällig sind.
Lichtschranken haben daher, genauso wie mechanische Endschalter, wenn auch aus andern Gründen, den
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einer Seite des Durchlaufschlitzes innerhalb des Gehäuses liegenden Schaltelement und einem dem Schaltelement an der ändern Seite des Durchlauf Schlitzes gegenüberliegenden permanenten Schaltmagneten bestehen. Bei diesen bekannten Magnetschaltern besteht das Schaltelement aus einer Eisenwippe, die einen Kontakt trägt. Die Eisenwippe wird von dem permanenten Schaltmagneten gegen die Wirkung einer Feder ständig angezogen. Wenn zwischen den permanenten Schaltmagneten und die Eisenwippe eine Eisenfahne tritt, wird das Magnetfeld unterbrochen. so dass die Eisenwippe durch die Feder in ihre Ruhelage zurückgeführt wird.
Diese bekannten Magnetschalter haben zwar gegenüber den mechanischen Endschaltern den Vorteil, dass die Betätigung nicht mechanisch erfolgt und gegenüber den Lichtschranken den Vorteil, dass die Anordnung weitaus billiger ist. Da den bekannten Magnetschaltern aber trotzdem noch der Nachteil anhaftet, dass die Eisenwippe mit ihrer Lagerung eine bewegliche Mechanik darstellt, haben auch die gegenüber den bekannten Schaltern schon vorteilhafteren Magnetschalter noch den Nachteil, dass sich bei längerem Betrieb ein Verschleiss der beweglichen Mechanik ergibt. Das hat zur Folge, dass die Schaltgenauigkeit sinkt und die Schadenanfälligkeit grösser wird.
Ausserdem sind die Einbaumasse der bekannten
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Magnetschalter verhältnismässig gross, weil im Gehäuse sowohl eine verhältnismässig gross dimensionierte Eisenwippe als auch ein verhältnismässig gross dimensionierter Schaltmagnet untergebracht ist. Schliesslich haben die bekanntenMagnetschaIter noch denNachteil, dass die Kontakte offen liegen und damit äusseren Einflüssen wie z. B. Staub, Schmutz, chemischen Stoffen, aggressiven Dämpfen od. dgl. ausgesetzt sind.
Hiedurch ergibt sich eine starke Korrosionsgefahr, was unter Umständen eine Unsicherheit der Kontaktgabe zur Folge hat. Weiterhin ergibt sich in der Lagerung für die Eisenwippe eine beträchtliche Reibung. wodurch die Schaltgenauigkeit verringert wird. Endlich erhöht sich auch durch die stärkere Reibung im Lager für die Eisenwippe der Verschleiss dieses Lagers, so dass die Schadenanfälligkeit des Magnetschalters wächst. Hinzu kommt. dass die Schaltmechanik des Magnetschalters selbst dann ständig bewegt wird, wenn der Schaltstromkreis unterbrochen ist, so dass der Magnetschalter auch dann verschleiss, wenn er überhaupt nicht benutzt wird.
Es sind zwar auch schon Magnetschalter mit Quecksilberkontakten bekanntgeworden. Diese Magnetschalter mit Flüssigkeitskontakten weisen einige der vorgenannten Nachteile nicht auf, haben dafür aber wieder andere Nachteile. Flüssigkeitskontakte sind sehr lagenempfindlich und erschütterungsempfindlich und können deswegen bei den meisten Anlagen wegen der Gefahr von Fehlschaltungen nicht verwendet werden. Weiter sind auch schon elektromagnetische Trockenschalter vorgeschlagen worden, die als Vakuumkontakt oder Schutzgaskontakt ausgebildet sind.
Diese Schalter haben den Nachteil, dass sie dann. wenn man sie durch einen Permanentmagneten schalten wollte, einen baulich so grossen und so teuren Permanentmagneten erforderten, dass der sich ergebende Magnetschalter zu gross und zu teuer wäre, um praktisch brauchbar zu sein.
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haftenden Nachteile zu überwinden.
Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Magnetschalter der eingangs beschriebenenArt ein an sich bekannter, gasdicht abgeschlossener und einen Polschuh aufweisender Blattfederkontakt als Schaltelement vorgesehen ist in Kombination mit einem an sich ebenfalls bekannten Permanentmagneten als Schaltmagneten, wobei zu dessen Unterstützung auf der ihm gegenüberliegenden Seite des Durchlaufschlitzes ein Hilfsmagnet umgekehrter Polarität vorgesehen ist, dessen Feldlinien im Bereich der Blattfeder gleichsinnig mit den Feldlinien des Schaltmagneten verlaufen, und wobei weiter die Blattfeder eine Steifigkeit hat, die einerseits ausreicht, um die Blattfeder unter Betriebserschütterungen nicht aus ihrer freien Schaltstellung herausschwitigen zu lassen, anderseits aber höchstens so gross ist,
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dung mit dem Hilfsmagneten zum Polschuh hin in die andere Schaltstellung angezogen wird. Dabei wird durch den gasdichten Abschluss des Kontaktes eine Verschmutzung desselben vermieden und es ergibt sich die Möglichkeit, den Kontaktraum entweder mit einem inaktiven Schutzgas zu füllen oder aber zu evakuieren, so dass auch eine Korrosion der Kontakte durch Funkenbildung ausgeschlossen ist. Das hat wieder zur Folge, dass der Schaltweg für den beweglichen Kontaktarm wesentlich kleiner ausgebildet sein kann, so dass der bewegliche Kontaktarm selbst federnd ausgebildet sein kann, wodurch die bisher übliche Lagerung zum Schwenken des beweglichen Kontaktarmes inFortfall kommt und damit auch die Nachteile, die durch diese Lagerung bedingt waren.
Wegen des kleineren Schaltweges des beweglichen Kontaktarmes sind auch die zum Anziehen des beweglichen Kontaktarmes notwendigen magnetischen Kräfte kleiner, so dass der Schaltmagnet kleiner dimensioniert werden kann. Dabei ergibt sich eine besonders kleine Dimensionierung des Schaltmagneten durch den Hilfsmagneten, der eine magnetische Vorspannung des beweglichen Kontaktarmes im Sinne einer Unterstützung des Schaltmagneten bewirkt. Dadurch ergibt sich eine bessere Ansprechempfindlichkeit des beweglichen Kontaktarmes, was eine besondere Verkleinerung des Schaltmagneten zulässt. Zur Verbesserung des Unterstützungseffektes dienen die Polschuhe. Insgesamt ist durch die Erfindung eine wesentliche Verringerung der Grösse des Magnetschalters möglich.
Es ergibt sich ein Magnetschalter, der trotz grosser Steifigkeit des beweglichen Kontaktarmes nur einen verhältnismässig kleinen Schaltmagneten benötigt, kurzum, ein Magnetschalter, der sowohl kleine Einbaumasse hat als auch rüttelfest ist und überdies sehr billig hergestellt werden kann.
Um beim Einbau des zusätzlichen Hilfsmagneten zu kleinen Einbaumassen zu gelangen, wird gemäss der Erfindung weiter vorgeschlagen, dass der Hilfsmagnet scheibenförmig ausgebildet ist und die Dickenabmessung der Scheibe in Richtung der Verbindungslinie Schaltmagnet-Polschuh liegt. Um die einzelnen Elemente des erfindungsgemässen Magnetschalters in günstiger Weise aneinander anzupassen, wird schliesslich vorgeschlagen, dass der bewegliche Kontaktarm als Feder ausgebildet ist und die Federsteifigkeit einerseits wenigstens ausreicht, um die Feder unter betriebsüblichen mechanischen Erschütterungen des Magnetschalters nichtaus der einen Schaltstellung heraus schwingen zu lassen oder bleibend zu deformieren.
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anderseits aber höchstens so gross ist, dass der bewegliche Kontaktarm noch von dem SchaItmagneten in die andere Schaltstellung gezogen wird. Ein derart ausgebildeter Magnetschalter gewährleistet bei geringsten Einbaumassen die höchste Rüttelfestigkeit.
Gemäss der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens der Hilfsmagnet ein Permanentmagnet ist. Diese Ausführung des Magnetschalters ist ausserordentlich preiswert und ständig einsatzbereit.
In vielen Anwendungsfällen ist es aber gar nicht erwünscht, dass der Magnetschalter ständig im Betrieb ist.
Für solche Anwendungsfälle wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass ein ein-und ausschaltbarer
Elektromagnet vorgesehen ist, der so gross und so angeordnet ist, dass er in erregtem Zustand die Wirkung des Hilfsmagneten ganz oder im wesentlichen aufhebt, so dass die Anziehungskraft des Schaltmagneten nicht ausreicht, um den beweglichen Kontaktarm gegen die Wirkung der Feder anzuziehen. Besonders zweckmässig ist es, wenn der ein-und ausschaltbare Elektromagnet aussen am Gehäuse des gasdichten
Kontaktes lösbar angebracht ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass ein mit einem permanenten
Hilfsmagneten ausgerüsteter Magnetschalter jederzeit in einen ein- und ausschaltbaren Magnetschalter verwandelt werden kann.
Wenn dann die Wirkung des permanenten Hilfsmagneten durch die Erregung des Elektromagneten aufgehoben wird, führt der bewegliche Kontaktarm keinerlei Schaltung mehr aus, wenn die Eisenfahne durch den Durchlaufschlitz hindurch läuft. Die mechanische Beanspruchung des Magnetschalters wird hiedurch auf ein Minimum reduziert. Gemäss der Erfindung lässt sich ein ein-und ausschaltbarer Magnetschalter aber auch dadurch erreichen, dass der Hilfsmagnet ein ein-und ausschaltbarer Elektromagnet ist. Durch Ausschalten des elektromagnetischen Hilfsmagneten fällt die Wirkung des Hilfsmagneten fort, so dass die Anziehungskraft des Schaltmagneten nicht mehr ausreicht, um den beweglichen Kontaktarm gegen die Wirkung der Feder anzuziehen.
Der Elektromagnet zur Aufhebung der Wirkung des Hilfsmagneten oder der elektromagnetisch betätigte Hilfsmagnei wird durch Gleichstrom erregt. Wenn aber Gleichstrom nicht zur Verfügung steht und eine Gleichrichtung von Wechselstrom nur zu diesem Zwecke nicht vorgenommen werden soll, wird gemäss der Erfindung bei einem Magnetschalter mit elektromagnetischem Hilfsmagneten vorgeschlagen, dass auch der Schaltmagnet ein Elektromagnet ist. Dann kann zur Erregung des elektromagnetischen Hilfsmagneten und des Schaltmagneten Wechselstrom verwendet werden.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt als Beispiel für eine Anwendung des Magnetschalters einen Aufzug mit Magnetschalter als Stockwerkschalter in schematischer Darstellung, Fig. 2 zeigt den Magnetschalter gemäss Fig. 1 und die Eisenfahne in perspektivischer Ansicht, Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein Schaltelement des erfindungsgemässen Magnetschalters einen an sich bekannten Vakuumkontakt, Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Magnetschalter gemäss Fig. 2 längs der Linie A-A in Fig. 2 bei freiem Durchlaufschlitz, Fig. 5 zeigt den Magnetschalter gemäss Fig. 4 jedoch bei im Durchlaufschlitz befindlicher Eisenfahne, Fig.
6 zeigt einen abgewandelten erfindungsgemässen Magnetschalter mit Vormagnetisierung, Fig. 7 zeigt die Anordnung von Schaltmagnet, Polschuh und Kontaktfeder bei einem Magnetschalter gemäss den Fig. 4 und 5, Fig. 8 zeigt die Anordnung von Schaltmagnet, Hilfsmagnet, Polschuh und Kontaktfeder bei einem Ma-
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besserter Vormagnetisierung,
In Fig. l sind die übereinander liegenaen Stockwerke 1, 2, 3, 4 und 5 durch einen senkrechten Auf- zugschacht 6 miteinander verbunden. Im Aufzugschacht 6 ist der Aufzug 7, der am Tragseil 8 hängt, in bekannter Weise vertikal beweglich. Der Befehl zum Anhalten des Aufzuges 7 an einem Stockwerk, z. B.
Stockwerk 4, wird durch einen Stockwerkschalter gegeben. Der Stockwerkschalter besteht aus einem Magnetschalter 9, der mit Eisenfahnen 10, 11, 12, 13 und 14 zusammenwirkt. Das Anhalten des Aufzuges am Stockwerk 4 erfolgt durch Zusammenwirken der Eisenfahne 11 mit dem Magnetschalter 9.
In Fig. 2 ist erkennbar, dass der Magnetschalter 9 aus einem im wesentlichen quaderförmigen Schaltergehäuse besteht, das mit Löchern 15 zum Durchtritt von Befestigungsschrauben zur Befestigung des Magnetschalters, z. B. am Aufzug 7, versehen ist. Aus dem Magnetschalter 9 führt ein Kabel 16 heraus, das einerseits mit den Schaltkontakten in Verbindung steht und anderseits an den Schaltstromkreis angeschlossen wird. Der Magnetschalter 9 ist mit einem etwa U-förmigen Durchlaufschlitz 17 versehen, der so breit ist, dass eine Eisenfahne, z. B. 11, hindurch laufen kann. Im Teil 18 des Magnetschalters 9 ist ein relativ starker Schaltmagnet untergebracht. Im Teil 19 des Magnetschalters 9 ist ein mit dem Schaltmagneten zusammen wirkendes Schaltelement untergebracht.
Wenn der Durchlaufschlitz 17 frei ist, wird ein beweglicher Kontaktarm des im Teil 19 untergebrachten Schaltelementes von dem im Teil 18 untergebrachten Schaltmagneten angezogen. Wenn die Eisenfahne 11 durch den Durchlaufschlitz 17 hindurch läuft, wird der durch den Durchlaufschlitz 17 hindurchgehende magnetische Fluss unterbrochen, so dass die
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Wirkung des Schaltmagneten im Teil 18 nicht mehr ausreicht, um den beweglichenKontaktarm im Teil 19 anzuziehen. Der bewegliche Kontaktarm im Teil 19 fällt dann in eine andere Schaltstellung ab und führt dadurch die erwünschte Schaltung aus.
Bei dem erfindungsgemässen Magnetschalter wird als Schaltelement vorteilhaft ein an sich bekannter
Vakuumkontakt gemäss Fig. 3 verwendet. Der Vakuumkontakt besteht aus einem Glasrohr 20, in das die Elektroden 22 und 21 eingeschmolzen sind. An der Elektrode 22 ist ein feststehender Kontakt 23 befestigt.
An der Elektrode 21 ist eine Blattfeder 24 befestigt, die den beweglichen Kontaktarm darstellt und den beweglichen Kontakt 25 trägt. Am Ende der Blattfeder 24 ist ein Eisenpimpel 26 angebracht, der einem im Glasrohr 20 eingeschmolzenen Polschuh 27 mit Abstand gegenüber steht. In der in Fig. 3 gezeichneten Schaltstellung sind die Kontakte 23 und 25 unterbrochen.
Wird der Eisenpimpel 26 unter der Wirkung eines (in Fig. 3 nicht gezeichneten) Magneten in Richtung auf den Polschuh 27 gezogen, so berühren sich die Kontakte 23 und 25 und schliessen den Schaltstromkreis über die Elektroden 21 und 22. Selbstverständlich kann der Schaltvorgang auch umgekehrt verlaufen, d. h. so, dass die Kontakte 23 und 25 dann unierbro- chen sind, wenn der Eisenpimpel 26 am Polschuh 27 liegt und der Schaltstromkreis dann geschlossen wird, wenn sich der Eisenpimpel 26 vom Polschuh 27 löst. Welche Art von Schaltelementen zweckmässig verwendet wird, hängt im Einzelfall von der Eigenart der zugrunde liegenden Schaltaufgabe ab.
In den Fig. 4 und 5 ist ein Magnetschalter mit einem Vakuumkontakt dargestellt, der den Schaltstromkreis dann unterbricht, wenn der Eisenpimpel 26 an den Polschuh 27 angezogen ist. Der Schaltmagnet ist als Permanentmagnet ausgebildet und mit 28 bezeichnet. In Fig. 4 ist der Durchlaufschlitz l', frei und die Wirkung des Schaltmagneten 38 auf den Eisenpimpel 26 ist gross genug, um denEisenpimpelSss an den Polschuh 27 anzuziehen, so dass die Kontakte 23 und 25 getrennt sind.
Tritt aber in den Durchlaufschlitz 17 die Eisenfahne 11 ein, wie es in Fig. 5 gezeichnet ist, so wird der magnetische Fluss, der vom Schaltmagneten 28 auf den Eisenpimpel 26 wirkt, durch die Eisenfahne 11 unterbrochen, so dass die auf denEisenpimpel 26 etwa noch wirkende magnetische Anziehungskraft zu gering ist, um ein Verbiegen der Kontaktfeder 24 zu bewirken. Daher bleiben die Kontakte 23 und 25 unter der Federwirkung der Kontaktfeder 24 aneinander gedrückt und der Schaltstromkreis bleibt geschlossen.
Dadurch, dass das Schaltelement als Vakuumkontakt ausgebildet ist, wird eine Verschmutzung der Kontakte 23 und 25 vermieden. Auch durch Funkenbildung tritt eine Korrosion der Kontakte 23 und 25 nicht ein. Deshalb kann der Schaltweg des beweglichen Kontaktes 23 verhältnismässig klein gehalten werden und der Kontaktdruck in der in Fig. 5 gezeichneten Stellung kann verhältnismässig gering sein. Dadurch wird es möglich, als beweglichen Kontaktarm eine verhältnismässig leichte Blattfeder 24 zu verwenden, zu deren Anziehung ein verhältnismässig kleiner Schaltmagnet 28 erforderlich ist. Irgendwelche Lagerungen für die Schaltfeder 24 sind nicht erforderlich, so dass irgendein Lagerverschleiss auch nicht eintreten kann. Deswegen ist der erfindungsgemässe Magnetschalter, wie er z.
B. in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, kleiner, leichter und billiger als die bekannten Magnetschalter und hat überdies eine grössere Schaltgenauigkeit bei längerer Lebensdauer.
Der erfindungsgemässe Magnetschalter kann selbstverständlich nicht nur als Stockwerkschalterim Aufzugbau verwendet werden, sondern überall dort, wo Schaltungen in Abhängigkeit von Bewegungsvorgängen durchzuführen sind. So können die Magnetschalter in den meisten Fällen im Maschinenbau an Stelle der bisher üblichen Endschalter verwendet werden, so z. B. auch als Magnetschalter zur Hubbegrenzung an einer Schmiedepresse oder aber bei einer sich drehenden Welle als Zählschalter zur Drehzahlüberwachung.
In Fig. 6 ist ein weiter verbesserter Magnetschalter mit besonders hoher Ansprechempfindlichkeit dargestellt. Er unterscheidet sich von dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Magnetschalter dadurch, dass der Polschuh 27 mit einem Hilfsmagneten 29 zusammen wirkt. Der Hilfsmagnet29 ist scheibenförmig ausgebildet, wobei die Dickenabmessung der Scheibe in Richtung der Verbindungslinie Polschuh 27, Schaltmagnet 28 liegt. Der Hilfsmagnet 29 ist als Permanentmagnet ausgebildet und besteht vorteilhaft aus einem magnetischen Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft und geringer Remanenz. Der Hilfsmagnet 29 ist in bezug auf den Schaltmagneten 28 entgegengesetzt gerichtet magnetisiert. Der Hilfsmagnet 29 bewirkt eine Vormagnetisierung der Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 im Sinne einer Unterstützung des Schaltmagneten 28.
Die Leitstücke 30 bewirken dabei eine Steigerung des Unterstützungseffektes, wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn die Leitstücke 30, wie in Fig. 6 gezeichnet, das Glasrohr 20 des Vakuumkontaktes teilweise umfassen. Der durch den Hilfsmagneten 29 bewirkte Unterstützungseffekt für den Schaltmagneten 28 ist so gross, dass der Schaltmagnet 28 wesentlich kleiner ausgeführt werden kann, als bei einem Magnetschalter ohne Hilfsmagnet 29. Die Wirkungsweise des Magnetschalters gemäss Fig. 6 entspricht im übrigen der schon zu den Fig. 4 und 5 beschriebenen Wirkungsweise.
DerMagnetschalter mit Vormagnetisierung gemäss Fig. 6 kann dann mit Vorteil angewendet werden, wenn
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ein verhältnismässig preiswerter Magnetschalter erwünscht ist, weil der Schaltmagnet 28 verhältnismässig klein gehalten werden kann, wodurch wegen des hohen Kostenanteils des Schaltmagneten 28 an den Ge- samtkosten des Magnetschalters die Gesamtkosten erheblich sinken. Der Magnetschalter gemäss Fig. 6 kann aber auch dann mit Vorteil angewendet werden, wenn nur ein verhältnismässig kleiner Einbauraum zur Verfügung steht, weil die äusseren Abmasse des Magnetschalters wegen der geringen Grösse des Schaltma- gneten kleiner als bei den bekannten Magnetschaltern sind. Der Magnetschalter gemäss Fig. 6 kann aber insbesondere dann mit Vorteil angewendet werden, wenn ein rüttelfester Schalter erwünscht ist.
Wegen der starken Vormagnetisierung der Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 ist nämlich der auf diese Teile wirkende magnetische Fluss so gross, dass zur Betätigung der Kontaktfeder 24 genügende magnetische An- ziehungskraft zur Verfügung steht, um die Kontaktfeder 24 wesentlich stabiler als bisher auszubilden. Nach alle dem stellt die Ausführungsform gemäss Fig. 6 einen Magnetschalter dar, der kleiner, preiswerter und rüttelfester als die bekannten Magnetschalter ist. Um die Wirkungsweise des Hilfsmagneten zu verdeutlichen, sei auf die Fig. 7, 8 und 9 Bezug genommen. Fig. 7 zeigt die magnetischen Schaltelementeeines Magnetschal- ters gemäss den Fig. 4 und S schematisch.
Der Schaltmagnet 28 ist so magnetisiert, dass die in den Schaltmagneten 28 eingezeichneten Pfeile auf den Nordpol weisen. Auf der andern Seite des Durchlaufschlitzes 7 liegt dem Schaltmagneten 28 der Polschuh 27 gegenüber, der einen Weicheisenkopf 31 trägt.
Der Polschuh 27 ist in das Glasrohr 20 eingeschmolzen. Innerhalb des Glasrohres 20 liegt dem Polschuh 27 die Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 gegenüber. Die magnetischen Feldlinien sind gestrichelt angedeutet. Aus Fig. 7 ist klar ersichtlich, dass die Ausnutzung der magnetischen Feldlinien hinsichtlich der Wirkung auf die Kontaktfeder 24 mit dem Eisenpimpel 26 nur sehr unvollkommen ist.
In Fig. 8 ist eine Anordnung ähnlich wie in Fig. 7 jedoch mit Vormagnetisierung dargestellt. Gemäss Fig. 7 trägt der Kopf 31 des Polschuhs 27 den Hilfsmagneten 29. Die die Magnetisierungsrichtung ange- bendenPfeile zeigen, dass die Magnetisierungsrichtung des Hilfsmagneten 29 der Magnetisierung-. richtung des Schaltmagneten 28 entgegengesetzt ist. Die gestrichelt eingezeichneten magnetischen Feldlinien zeigen, dass die Ausnutzung derselben hinsichtlich der Anziehung der Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 wesentlich vollkommener ist als bei der Ausführung gemäss Fig. 7.
In Fig. 9 ist eine Anordnung mit Vormagnetisierung dargestellt, die gegenüber der Anordnung gemäss Fig. 8 noch weiter verbessert ist. Der Hilfsmagnet 29 ist so geformt, dass er das Glasrohr 20 mit der Kontaktfeder 24 und demEisenpimpel 26 teilweise umfasst. Dabei ist der Polschuh 27 mit dem Kopf 31 durch einen reissnagelkopfartigen Teil 32 erweitert, wodurch sich eine wesentlichesteigerung desUnterstützungs- effektes für den Schaltmagneten28 ergibt. Dieser Unterstützungseffekt wird noch weiter gesteigert durch die Anordnung eines Polschuhs 33 an der Rückseite des Schaltmagneten 28. Der gestrichelt eingezeichnete Feldlinienverlauf zeigt, dass die Ausnutzung der magnetischen Anziehungskraft auf die Kontaktfeder 24 mit Eisenpimpel 26 noch besser ist als beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8.
Wenn ein erfindungsgemässer Magnetschalter in eine Einrichtung eingebaut werden soll und es dabei erwünscht ist, dass der Magnetschalter ausgeschaltet werden kann, so sind die in den Fig. 1-9 beschriebenenMagnetschalter nicht ohne weiteres brauchbar. Für solche Fälle wird der beschriebene Magnetschalter vorteilhaft so umgestaltet, dass dem Hilfsmagneten 29 ein zusätzlicher Elektromagnet zugeordnet wird, der im erregten Zustand die Wirkung des Hilfsmagneten ganz oder im wesentlichen aufhebt. Dieser Elektromagnet kann vorteilhaft aui der dem Hlltsrnagneten gegenüberliegenden Seite des Glasrohres 20 lösbar angebracht sein. Es ist aber auch möglich, den Hilfsmagneten 29 als Elektromagneten auszubilden. Dabei muss der elektromagnetisch betätigte Hilfsmagnet 29 mit Gleichstrom erregt werden, wenn der Schaltmagnet 28 ein Permanentmagnet ist.
Besteht aus irgendwelchen Gründen nicht die Möglichkeit Gleichstrom zu verwenden, so z. B. wenn bei vorhandenem Wechselstromanschluss eine Gleichrichtung nur zum Zwecke der Ausschaltung des Magnetschalters zu kostspielig ist, so kann auch der Schaltmagnet 28 als Elektromagnet ausgebildet werden. Dann kann der Schaltmagnet und der als Elektromagnet ausgebildete Hilfsmagnet 29 mit Wechselstrom erregt werden.
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Magnetic switch
The invention relates to magnetic switches, which consist of a housing with a passage slot for an iron flag acting as a switching element and a switching element located on one side of the passage slot within the housing and a switching element opposite the switching element on the other side of the passage slot. In such a magnetic switch, the invention relates to the improvement de; Switching accuracy, reducing the susceptibility to damage, the. Achievement of smaller installation dimensions and sufficient vibration resistance even with rough operation of the magnetic switch.
Wherever electrical circuits are to be carried out depending on movement processes, switches are required that respond to the movement processes. Such switches are z. B. the mechanically operated limit switches and also the so-called light barriers. Mechanically operated limit switches are subject to heavy wear due to the constantly moving mechanics of their individual parts, which leads to a reduction in the switching accuracy after a relatively short period of operation. Since the mechanically actuated limit switches are actuated by approaching fixed stops, relatively large forces constantly act abruptly on the limit switches, which means that the limit switches are also extremely susceptible to damage.
If, however, mechanically operated limit switches become defective or switch inaccurately, there is often major damage to the machines or devices that are controlled by the limit switches. In contrast, light barriers do not have any mechanically moving parts and therefore also do not have the disadvantages associated with mechanically operated limit switches. However, light barriers have the disadvantage that they. are very expensive and are therefore not economically viable in many simple all-purpose cases. In addition, light barriers z. B. are also very prone to damage because of the sensitivity of the light source and the optical system or the amplifier.
Light barriers therefore have, just like mechanical limit switches, albeit for different reasons
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one side of the passage slot within the housing and a switching element located opposite the switching element on the other side of the passage slot permanent switching magnet. In these known magnetic switches, the switching element consists of an iron rocker that carries a contact. The iron rocker is constantly attracted by the permanent switching magnet against the action of a spring. If an iron flag steps between the permanent switching magnet and the iron rocker, the magnetic field is interrupted. so that the iron rocker is returned to its rest position by the spring.
These known magnetic switches have the advantage over the mechanical limit switches that the actuation does not take place mechanically and, over the light barriers, the advantage that the arrangement is much cheaper. Since the known magnetic switches still have the disadvantage that the iron rocker with its mounting represents a movable mechanism, the magnetic switches, which are already more advantageous than the known switches, also have the disadvantage that the movable mechanism wears out during prolonged operation. This has the consequence that the switching accuracy decreases and the susceptibility to damage increases.
In addition, the installation dimensions are the known
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Magnetic switch relatively large, because both a relatively large iron rocker and a relatively large switching magnet are accommodated in the housing. Finally, the known magnetic switches have the disadvantage that the contacts are open and thus external influences such as e.g. B. dust, dirt, chemical substances, aggressive vapors od. The like. Are exposed.
This results in a strong risk of corrosion, which under certain circumstances results in an uncertainty in making contact. Furthermore, there is considerable friction in the storage for the iron rocker. whereby the switching accuracy is reduced. Finally, the increased friction in the bearing for the iron rocker also increases the wear and tear on this bearing, so that the magnetic switch is more susceptible to damage. Come in addition. that the switching mechanism of the magnetic switch is constantly moved even when the switching circuit is interrupted, so that the magnetic switch wears out even if it is not used at all.
Magnetic switches with mercury contacts have also become known. These magnetic switches with liquid contacts do not have some of the aforementioned disadvantages, but have other disadvantages. Liquid contacts are very sensitive to position and vibration and can therefore not be used in most systems due to the risk of incorrect switching. Electromagnetic dry switches have also been proposed, which are designed as vacuum contacts or protective gas contacts.
These switches have the disadvantage that they then. if you wanted to switch them with a permanent magnet, you would need a permanent magnet that was so big and so expensive that the resulting magnetic switch would be too big and too expensive to be of practical use.
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to overcome sticking disadvantages.
According to the invention, the object is achieved in that, in a magnetic switch of the type described above, a leaf spring contact, which is known per se, is gas-tight and has a pole piece, is provided as a switching element in combination with a permanent magnet, which is also known per se, as a switching magnet, with the support on the An auxiliary magnet of opposite polarity is provided on the opposite side of the passage slot, the field lines of which in the area of the leaf spring run in the same direction as the field lines of the switching magnet, and the leaf spring also has a rigidity that is sufficient on the one hand to prevent the leaf spring from swinging out of its free switching position under operational vibrations but on the other hand is at most so large
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tion is attracted to the other switching position with the auxiliary magnet towards the pole shoe. The gas-tight closure of the contact avoids contamination of the contact and it is possible to either fill the contact space with an inactive protective gas or to evacuate it, so that corrosion of the contacts due to spark formation is also excluded. This in turn means that the switching path for the movable contact arm can be made much smaller, so that the movable contact arm itself can be designed to be resilient, which means that the hitherto customary mounting for pivoting the movable contact arm is no longer necessary and thus the disadvantages caused by this storage were conditional.
Because of the smaller switching path of the movable contact arm, the magnetic forces required to attract the movable contact arm are also smaller, so that the switching magnet can be made smaller. This results in a particularly small dimensioning of the switching magnet due to the auxiliary magnet, which brings about a magnetic bias of the movable contact arm in the sense of supporting the switching magnet. This results in a better sensitivity of the movable contact arm, which allows a particular reduction in size of the switching magnet. The pole pieces serve to improve the support effect. Overall, the invention enables a substantial reduction in the size of the magnetic switch.
The result is a magnetic switch that, despite the great rigidity of the movable contact arm, only requires a relatively small switching magnet, in short, a magnetic switch that has both small installation dimensions and is vibration-proof and, moreover, can be manufactured very cheaply.
In order to achieve small installation dimensions when installing the additional auxiliary magnet, it is further proposed according to the invention that the auxiliary magnet is disk-shaped and the thickness dimension of the disk lies in the direction of the connecting line switching magnet-pole piece. In order to adapt the individual elements of the magnetic switch according to the invention to one another in a favorable manner, it is finally proposed that the movable contact arm is designed as a spring and that the spring stiffness is at least sufficient on the one hand to prevent the spring from swinging out of one switch position under normal mechanical vibrations of the magnetic switch permanently deform.
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on the other hand, however, it is at most so large that the movable contact arm is still pulled into the other switching position by the switching magnet. A magnetic switch designed in this way guarantees the highest vibration resistance with the smallest installation dimensions.
According to the invention, it is particularly advantageous if at least the auxiliary magnet is a permanent magnet. This version of the magnetic switch is extremely inexpensive and always ready for use.
In many applications, however, it is not at all desirable that the magnetic switch is constantly in operation.
For such applications, it is proposed according to the invention that a switch that can be switched on and off
Electromagnet is provided, which is so large and so arranged that it completely or substantially cancels the action of the auxiliary magnet when excited, so that the attraction force of the switching magnet is not sufficient to attract the movable contact arm against the action of the spring. It is particularly useful if the electromagnet that can be switched on and off is on the outside of the housing of the gas-tight
Contact is releasably attached. This embodiment allows one with a permanent
Magnetic switch equipped with auxiliary magnets can be transformed into a magnetic switch that can be switched on and off at any time.
When the effect of the permanent auxiliary magnet is canceled by the excitation of the electromagnet, the movable contact arm no longer carries out any switching when the iron flag passes through the passage slot. The mechanical stress on the magnetic switch is thereby reduced to a minimum. According to the invention, a magnetic switch that can be switched on and off can also be achieved in that the auxiliary magnet is an electromagnet that can be switched on and off. By switching off the electromagnetic auxiliary magnet, the effect of the auxiliary magnet disappears, so that the attraction force of the switching magnet is no longer sufficient to attract the movable contact arm against the action of the spring.
The electromagnet for canceling the action of the auxiliary magnet or the electromagnetically operated auxiliary magnet is excited by direct current. If, however, direct current is not available and alternating current is only to be rectified for this purpose, it is proposed according to the invention for a magnetic switch with an electromagnetic auxiliary magnet that the switching magnet is also an electromagnet. Alternating current can then be used to excite the auxiliary electromagnetic magnet and the switching magnet.
Some exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows as an example of an application of the magnetic switch an elevator with a magnetic switch as a floor switch in a schematic representation, Fig. 2 shows the magnetic switch according to Fig. 1 and the iron flag in a perspective view, Fig. 3 shows an embodiment for a switching element of the magnetic switch according to the invention a vacuum contact known per se, FIG. 4 shows a section through the magnetic switch according to FIG. 2 along the line AA in FIG. 2 with a free passage slot, FIG. 5 shows the magnetic switch according to FIG. 4, however, with the iron flag in the passage slot, FIG.
6 shows a modified magnetic switch according to the invention with premagnetization, FIG. 7 shows the arrangement of switching magnet, pole piece and contact spring in a magnetic switch according to FIGS. 4 and 5, FIG. 8 shows the arrangement of switching magnet, auxiliary magnet, pole piece and contact spring in a magnet.
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better pre-magnetization,
In FIG. 1, the floors 1, 2, 3, 4 and 5 lying one above the other are connected to one another by a vertical elevator shaft 6. In the elevator shaft 6, the elevator 7, which is suspended from the support cable 8, is vertically movable in a known manner. The command to stop the elevator 7 on a floor, e.g. B.
Floor 4, is given by a floor switch. The floor switch consists of a magnetic switch 9 that interacts with iron flags 10, 11, 12, 13 and 14. The elevator is stopped on floor 4 by the interaction of the iron flag 11 with the magnetic switch 9.
In Fig. 2 it can be seen that the magnetic switch 9 consists of a substantially cuboid switch housing which is provided with holes 15 for the passage of fastening screws for fastening the magnetic switch, for. B. on the elevator 7 is provided. A cable 16 leads out of the magnetic switch 9, which on the one hand is connected to the switching contacts and on the other hand is connected to the switching circuit. The magnetic switch 9 is provided with an approximately U-shaped passage slot 17 which is so wide that an iron flag, for. B. 11, can run through it. A relatively strong switching magnet is housed in part 18 of the magnetic switch 9. In part 19 of the magnetic switch 9, a switching element that interacts with the switching magnet is accommodated.
When the passage slot 17 is free, a movable contact arm of the switching element accommodated in part 19 is attracted by the switching magnet accommodated in part 18. When the iron flag 11 passes through the passage slot 17, the magnetic flux passing through the passage slot 17 is interrupted, so that the
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Effect of the switching magnet in part 18 is no longer sufficient to attract the movable contact arm in part 19. The movable contact arm in part 19 then falls into another switching position and thereby carries out the desired switching.
In the magnetic switch according to the invention, a switching element which is known per se is advantageously used as the switching element
Vacuum contact according to FIG. 3 is used. The vacuum contact consists of a glass tube 20 into which the electrodes 22 and 21 are fused. A fixed contact 23 is attached to the electrode 22.
A leaf spring 24, which represents the movable contact arm and carries the movable contact 25, is attached to the electrode 21. At the end of the leaf spring 24, an iron pimple 26 is attached, which stands at a distance from a pole piece 27 melted in the glass tube 20. In the switching position shown in Fig. 3, the contacts 23 and 25 are interrupted.
If the iron pimple 26 is pulled in the direction of the pole piece 27 under the action of a magnet (not shown in FIG. 3), the contacts 23 and 25 touch and close the switching circuit via the electrodes 21 and 22. Of course, the switching process can also be reversed run, d. H. so that the contacts 23 and 25 are unbroken when the iron pimple 26 is on the pole piece 27 and the switching circuit is closed when the iron pimple 26 detaches from the pole piece 27. Which type of switching element is expediently used depends in the individual case on the nature of the underlying switching task.
4 and 5 show a magnetic switch with a vacuum contact which interrupts the switching circuit when the iron pimple 26 is attracted to the pole piece 27. The switching magnet is designed as a permanent magnet and is designated by 28. In Fig. 4 the passage slot 1 'is free and the effect of the switching magnet 38 on the iron pimple 26 is great enough to attract the iron pimple Sss to the pole piece 27 so that the contacts 23 and 25 are separated.
If, however, the iron flag 11 enters the passage slot 17, as is shown in FIG. 5, the magnetic flux that acts on the iron pimple 26 from the switching magnet 28 is interrupted by the iron flag 11, so that the flux on the iron pimple 26 is still approximately acting magnetic attraction force is too low to cause the contact spring 24 to bend. The contacts 23 and 25 therefore remain pressed against one another under the spring action of the contact spring 24 and the switching circuit remains closed.
Because the switching element is designed as a vacuum contact, contamination of the contacts 23 and 25 is avoided. Corrosion of the contacts 23 and 25 also does not occur due to spark formation. Therefore, the switching path of the movable contact 23 can be kept relatively small and the contact pressure in the position shown in FIG. 5 can be relatively low. This makes it possible to use a relatively light leaf spring 24 as the movable contact arm, for the attraction of which a relatively small switching magnet 28 is required. Any bearings for the switching spring 24 are not required, so that any bearing wear cannot occur either. Therefore, the inventive magnetic switch, as z.
B. is shown in Figs. 4 and 5, smaller, lighter and cheaper than the known magnetic switch and also has greater switching accuracy with a longer service life.
The magnetic switch according to the invention can of course not only be used as a floor switch in elevator construction, but wherever switching operations are to be carried out as a function of movement processes. In most cases in mechanical engineering, the magnetic switches can be used in place of the limit switches that have been used up to now. B. also as a magnetic switch to limit the stroke on a forging press or as a counter switch for speed monitoring on a rotating shaft.
In Fig. 6 a further improved magnetic switch is shown with particularly high sensitivity. It differs from the magnetic switch shown in FIGS. 4 and 5 in that the pole piece 27 interacts with an auxiliary magnet 29. The auxiliary magnet 29 is disk-shaped, the thickness dimension of the disk being in the direction of the connecting line between pole shoe 27 and switching magnet 28. The auxiliary magnet 29 is designed as a permanent magnet and advantageously consists of a magnetic material with a high coercive force and low remanence. The auxiliary magnet 29 is magnetized in the opposite direction with respect to the switching magnet 28. The auxiliary magnet 29 causes a premagnetization of the contact spring 24 with the iron pimple 26 in the sense of supporting the switching magnet 28.
The guide pieces 30 bring about an increase in the support effect, wherein it has proven to be particularly advantageous if the guide pieces 30, as shown in FIG. 6, partially encompass the glass tube 20 of the vacuum contact. The support effect for the switching magnet 28 brought about by the auxiliary magnet 29 is so great that the switching magnet 28 can be made much smaller than with a magnetic switch without an auxiliary magnet 29. The mode of operation of the magnetic switch according to FIG. 4 and 5 described mode of operation.
The magnetic switch with bias according to FIG. 6 can then be used with advantage when
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a relatively inexpensive magnetic switch is desired because the switching magnet 28 can be kept relatively small, which means that the total costs are reduced considerably because of the high cost of the switching magnet 28 in the total costs of the magnetic switch. The magnetic switch according to FIG. 6 can also be used with advantage if only a relatively small installation space is available because the external dimensions of the magnetic switch are smaller than in the known magnetic switches due to the small size of the switching magnet. The magnetic switch according to FIG. 6 can, however, be used to advantage in particular when a vibration-proof switch is desired.
Because of the strong premagnetization of the contact spring 24 with iron pimple 26, the magnetic flux acting on these parts is so great that sufficient magnetic attraction is available to operate the contact spring 24 to make the contact spring 24 much more stable than before. After all, the embodiment according to FIG. 6 represents a magnetic switch which is smaller, cheaper and more resistant to vibration than the known magnetic switches. In order to clarify the operation of the auxiliary magnet, reference is made to FIGS. 7, 8 and 9. FIG. 7 shows the magnetic switching elements of a magnetic switch according to FIGS. 4 and 5 schematically.
The switching magnet 28 is magnetized in such a way that the arrows drawn in the switching magnet 28 point to the north pole. On the other side of the passage slot 7, the switching magnet 28 is opposite the pole piece 27, which carries a soft iron head 31.
The pole piece 27 is fused into the glass tube 20. Within the glass tube 20, the contact spring 24 with the iron pimple 26 lies opposite the pole piece 27. The magnetic field lines are indicated by dashed lines. It can be clearly seen from FIG. 7 that the use of the magnetic field lines with regard to the effect on the contact spring 24 with the iron pimple 26 is only very imperfect.
FIG. 8 shows an arrangement similar to that in FIG. 7, but with a bias. According to FIG. 7, the head 31 of the pole shoe 27 carries the auxiliary magnet 29. The arrows indicating the direction of magnetization show that the direction of magnetization of the auxiliary magnet 29 of the magnetization. direction of the solenoid 28 is opposite. The magnetic field lines drawn in dashed lines show that the utilization of the same with regard to the attraction of the contact spring 24 with iron pimple 26 is much more perfect than in the embodiment according to FIG. 7.
FIG. 9 shows an arrangement with premagnetization which is even further improved compared to the arrangement according to FIG. The auxiliary magnet 29 is shaped so that it partially surrounds the glass tube 20 with the contact spring 24 and the iron pimple 26. The pole piece 27 with the head 31 is expanded by a part 32 similar to the head of a thumbtack, which results in a substantial increase in the support effect for the switching magnet 28. This support effect is further increased by the arrangement of a pole piece 33 on the back of the switching magnet 28. The dashed field lines show that the utilization of the magnetic force of attraction on the contact spring 24 with iron pimple 26 is even better than in the embodiment according to FIG. 8.
If a magnetic switch according to the invention is to be built into a device and it is thereby desired that the magnetic switch can be switched off, the magnetic switches described in FIGS. 1-9 are not readily usable. For such cases, the described magnetic switch is advantageously redesigned in such a way that the auxiliary magnet 29 is assigned an additional electromagnet which, in the excited state, completely or substantially eliminates the effect of the auxiliary magnet. This electromagnet can advantageously be detachably attached to the side of the glass tube 20 opposite the holding magnet. But it is also possible to design the auxiliary magnet 29 as an electromagnet. The electromagnetically actuated auxiliary magnet 29 must be excited with direct current if the switching magnet 28 is a permanent magnet.
If for some reason it is not possible to use direct current, e.g. B. if rectification is too expensive only for the purpose of switching off the magnetic switch when there is an alternating current connection, the switching magnet 28 can also be designed as an electromagnet. Then the switching magnet and the auxiliary magnet 29, designed as an electromagnet, can be excited with alternating current.
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