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Einrichtung zur Übertragung eines Steuerbefehis oder eines Signals
von einer Befehlsstelle an eine dazu relativ ortsveränderliche Empfangsstelle Die
Übertragung von Steuerbefehlen oder Signalen bei relativ zueinander bewegten, in
begrenzter Abhängigkeit zueinander stehenden Teilen oder Gruppen - z. B. Laufkatze
und Kranbrücke oder die verschiedenen Tische und Supporte von Werkzeugmaschinen
zueinander oder ähnlichen Anlagen -erfordern entweder mechanische bewegliche Verbindungsglieder
bzw. bewegliche oder auch schleifende elektrische Ubertragungsleitungen. Diese flexiblen
Leitungen sind häufig mechanisch gefährdet, da sie unter reichlicher Längenbemessung
außerhalb der bewegten Teile oder auch innerhalb derselben verlegt sind, wobei durch
die relativen Bewegungen der angeschlossenen Teile leicht die Gefahr einer Quetschung
oder Scherung der Leitungen besteht und diese Beschädigungen unter Umständen einer
kontrollierenden Beobachtung entzogen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Einrichtung zur
Übertragung eines Steuerbefehls oder eines Signals von einer Befehlsstelle an eine
dazu relativ ortsveränderliche Empfangsstelle unter Vermeidung einer elektrischen
Übertragungsleitung mit in der Befehlsstelle befindlicher Magnetanordnung, die mit
einer relativ dazu ortsveränderlichen magnetfeldempfindlichen Empfangsanordnung
zusammenwirkt, einen Steuerbefehl in jeder Lage der Befehlsstelle auf die Empfangs
anordnung zu übertragen. Die Lösung besteht nach der Erfindung dadurch, daß der
magnetische Fluß von der Magnetanordnung zu einer oder mehreren magnetfeldempfindlichen
Empfangsanordnungen durch magnetisch leitende Übertragungswege geführt ist, wobei
die Übertragungswege aus einzelnen gegen die übrigen Einrichtungsteile magnetisch
isolierten und gegeneinander so beweglich angeordneten Teilwegen bestehen, daß an
den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Teilwegen stets ein gleichbleibender
magnetischer Widerstand, z. B. ein konstanter Luftspalt, besteht.
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Es ist eine induktiv wirkende selbsttätig arbeitende Zugsicherungseinrichtung
bekannt, bei der längs der Fahrstrecke an einzelnen Stellen Magnetanker angeordnet
sind, die beim Vorüberfahren des Zuges einen am Fahrzeug angeordneten Elektromagneten
beeinflußt, der dabei einen Impuls abgibt, welcher für die Betätigung von Steuer-
bzw. Sicherheitsstromkreisen herangezogen werden kann. Hierbei können jedoch Signale
stets nur beim Überfahren der Anker, d. h. an festgelegten Stellen, hervorgerufen
werden.
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Eine solche Einrichtung ist daher für die Zwecke des Gegenstandes
der Erfindung nicht geeignet.
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Weitere Einzelheiten sind an Hand der Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische perspektive Darstellung einer vereinfacht dargestellten
Krananlage od. dgl., Fig. la die Magnetanordnung in Ansicht und im Schnitt in einer
gekapselten Ausführungsform, Fig. lb eine Schutzanordnung gegen Fremdkörpereinwirkung
an den Luftspalten der magnetischen Pfade, Fig. 2 eine andere Art der Magnetanordnung,
Fig. 3 einen gekröpften Übertragungsweg, Fig. 4 bis 7 einen Kreuzsteuerkopf, und
zwar Fig. 4 a den Steuerkopf im Teilschnitt in Seitenansicht, Fig. 4b denselben
in Vorderansicht, Fig. 4c und 4d je einen Teilschnitt zu Fig. 4 a und 4b, Fig. 5
einen Schnitt durch den Betätigungshebel und durch die Magnetanordnung, Fig. 6 eine
Draufsicht auf die Magnetanordnung, Fig. 7 einen Teil der Polblechanordnung der
Drauf-und Seitenansicht, Fig. 8 die Magnetanordnung zur Abgabe von Signalen in nur
einer Richtung, Fig. 9 eine andere Antriebsart für die Betätigung der Magnete.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung stellt z. B. die
bewegbaren Teile einer Hebeeinrichtung oder bewegbare Tische und Supporte an Werkzeugmaschinen
dar. In dem Portalträgerl, der auf den Schienen 9 in Pfeilrichtung A bewegbar angeordnet
ist, kann eine Plattform 2 in senkrechter Richtung B verstellt werden. Auf dieser
Plattform 2 ist eine Laufkatze 3 in Richtung C bewegbar vorgesehen,
die
ihrerseits z. B. einen Steuerstand tragen kann. Die Laufkatze 3 überstreicht auf
ihrem Verstellweg die auf der Plattform 2 fest aufgebrachten magnetisch leitenden
paarigen Übertragungswege 5, deren abgewinkelte Enden 5 a anderen magnetisch leitenden,
am Portalträger 1 fest angebrachten Obere tragungswegen 6 gegenüberstehen, wobei
sich zwischen den Enden 5 a und den Übertragungswegen 6 auf die ganze Länge des
Hubweges der Plattform zwei definierte Luftspalte befinden. In gleicher Weise sind
die abgewinkelten Enden 6 a der Übertragungsglieder 6 gegenüber den magnetischen
Ubertragungswegen 7 angeordnet, zwischen deren als Polflächen ausgebildeten Enden
7 a sich der magnetfeldempfindliche Körper 8 befindet. Der in der Figur U-förmige
Magnet 4 ist auf der Laufkatze 3 so aufgebaut, daß sich seine Pole 4 a und 4b über
den magnetischen Übertragungswegen 5 bewegen, wenn die Laufkatze 3 in Richtung C
verschoben wird. Der Magnet 4 ist in der Richtung D beweglich angeordnet und kann
z. B. durch einen Steuermann gehoben oder gesenkt werden. Die magnetischen Übertragungswege
sind hierbei so angeordnet, daß kein wesentlicher magnetischer Nebenschluß besteht.
Die zur Bewegung der Fahr- und Hubwerksgruppen notwendigen Antriebsmittel sind in
der Figur nicht dargestellt.
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Durch die getroffene Anordnung ist es möglich, in jeder möglichen
Arbeitslage der Laufkatze 3 ein Signal durch Bewegen des Magneten 4 zu dem magnetfeldempfindlichen
Körper 8 weiterzuleiten.
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Es ist zweckmäßig, die Magnetanordnung mit den Luftspalten und Übertragungswegen
zumindest im Bereich der Magneten so zu schützen, daß Fremdkörper und magnetische
Nebenschlüsse unwirksam werden.
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In Fig. 1 a ist eine Kapselung 10 für den Magneten 4 und die mit
ihm zusammenwirkenden Magnetpfade 5 dargestellt, die den Magneten ganz umgibt und
mit der Laufkatze 3 mitlaufen kann. Die Magnetpfade 5 durchdringen hierbei die Kapselung
10 in Bewegungsrichtung C der Laufkatze 3.
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Die Fig. 1 b zeigt die Schutzanordnung für die Luftspalte zwischen
den verschiedenen magnetischen Pfaden. In der Figur sind die Pfade 5 und 6 dargestellt.
Über diese Luftspaltstrecke ist eine im wesentlichen unmagnetische Kapselung 10
a gesetzt, die in senkrechter Richtung einen Durchlaß für den magnetischen Übertragungsweg
6 aufweist und die eine um 902 versetzte Öffnung für den Magnetpfad ã hat. Der abgewinkelte
Schenkel 5 a ist hierbei in der Kapselung 10a eingeschlossen.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf den in Fig. 1 dargestellten
paarigen Doppelpfad beschränkt. Es kann auch genügen, Einfachpfade über Luftspalte
miteinander zu koppeln. In diesem Falle tritt an Stelle des U-förmigen Magneten
ein stabförmiger, dessen einer Pol gegenüber dem Pfad 5 angeordnet ist, wobei der
Rückschluß über die stets vorhandenen Streuwege erfolgt. Es ist auch nicht notwendig,
daß der Magnet 4 manuell betätigt wird, er kann auch automatisch bewegt werden,
indem z. B. an bestimmten Wegpunkten der Laufkatze 3 Leitkurven auf der Plattform
2 vorgesehen sind, die den Magneten in Richtung D bewegen.
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In Fig. 2 ist dargestellt. wie z. B. stabförmige Betätigungsmagneten
n, 4b fest auf der Plattform 2 angeordnet sein können, wobei der magnetische Weg
über die an der Laufkatze 3 befestigten Schließeisen
5a, 3b hergestellt wird, wenn
dieselben in den Bereich der Magnetpole 4 a bzw. 4b gelangen. Es kann beispielsweise
4 a ein Nordpol und 4b ein Südpol sein, so daß in den Endlagen der Laufkatze ein
positives bzw. ein negatives Signal an den magnetfeldempfindlichen Körper 8 der
Fig. 1 gegeben werden kann. Selbstverständlich ist diese Anordnung nicht auf die
Endlagen der Laufkatze beschränkt. Ebenso können an Stelle der in Fig. 2 dargestellten
Stabmagneten auch U-förmige Magneten vorgesehen sein - wie bereits in Fig. 1 gezeigt
-, wobei auch die Polaritäten wechselseitig vertauscht sein können, um so zu einem
positiven oder negativen Signal zu gelangen.
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Die Gestalt der magnetischen Übertragungswege 5, 6 und 7 ist nicht
auf die geradlinige Form beschränkt.
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Sie kann kreis- oder beliebig kurvenförmig sein und unter Umständen
auch Kröpfungen - wie sie die Fig. 3 zeigt - aufweisen. Eine solche Kröpfung 5 h
oder mehrere Kröpfungen sind z. B. dann zweckmäßig, wenn die Signalgabe stellenweise
unmöglich gemacht werden soll. Insbesondere bei manueller Betätigung der Magnete
wird damit erreicht, daß in bestimmten Betriebslagen - die ein Signal nicht zulassen
dürfen - dasselbe nicht erzeugt bzw. weitergeleitet werden kann, obwohl eine Betätigung
irrtümlich vom Steuermann vorgenommen wurde.
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Die Einrichtung kann zur Übertragung von Befehlen, Impulsen und Signalen
für verschiedene Zwecke, z. B. zum Steuern, Regeln, Verriegeln für Sicherheitskreise
und Endabschaltungen u. ä., benutzt werden, gleichgültig ob es sich um Signale mit
gleichbleibendem oder wechselndem Vorzeichen handelt.
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In den Fig. 4 bis 7 ist die Anwendung der Einrichtung für eine weitere
Aufgabe dargestellt. Bei einem Kreuzsteuerkopf, bei dem zwei senkrecht zueinander
stehende Bewegungsrichtungen des Schalthebels die Betätigung zweier unabhängig voneinander
vorgesehener Schalter ermöglichen, soll zusätzlich die Abgabe eines weiteren Befehles
möglich sein. der in jeder Lage des Schalthebels gegeben werden muß, wobei die Betätigungseinrichtung
im Griffelement des Schalthebels liegen soll, so daß Einhandbetätigung für alle
drei Steuerwegkomponenten gesichert ist.
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Der Schaltkopf besteht aus einem Betätigungshebel 11, der um eine
Schwenkachse 14 um den Winkel x nach beiden Seiten aus seiner Nullage verschwenkbar
ist und dabei mit seinem anderen Hebelarm ein Schaltgestänge 15 für ein nicht dargestelltes
Schalt- oder Steuerorgan verschiebt. Die Schwenkachse 14 ist in einem Drehkopf 12
gelagert und der Betätigungshebel 11 mit den Lageraugen 41 daran befestigt. Der
Drehkopf ist mit einem rohrförmigen oder zylindrischen Ansatz 18 gekoppelt, z. B.
verschraubt, der durch Kugellager 16 in einem ortsfesten Lagerkopf 13 um den Winkel
13 nach beiden Seiten aus seiner Nullage um die Mittelachse 17 des Ansatzes 18 als
Drehachse verschwenkbar ist. Beide Achsen 17 und 14 liegen in verschiedenen Ebenen
und sind um 90- gegeneinander verdreht. Mit dem Ansatz 18 ist in nicht näher gezeigter
Weise mittel-oder unmittelbar ein zweites Schalt- oder Steuerorgan gekuppelt Zur
Betätigung eines dritten, ebenfalls nicht dargestellten Schalt- oder Steuerorgans
wird die Hallspannung eines Hallgenerators 24 benutzt. der am Lagerkopf 13 zwischen
den aufgebogenen Enden zweier Übertragungswege 23, eng anliegend an diese,
angeordnet
ist. Die beiden Übertragungswege sind auf der dem Drehkopf 12 zugewandten Seite
am Lagerkopf aufgesetzt und von etwa halbkreisförmiger Gestalt. Im Schwenkbereich
des Hebels 11 (2) sind zwischen den Lageraugen, parallel zueinander liegend, zwei
Polbleche 19 am Drehkopf 12 aufgekelbt und! oder verschraubt oder vernagelt befestigt.
die zumindest im Schwenkbereich koaxial zur Schwenkachse 14 liegen. Außerhalb des
Schwenkbereiches sind beide Polbleche 19 durch Öffnungen 25 in das Innere des Drehkopfes
12 geführt. Die im Inneren des Drehkopfes liegenden Polblechenden sind mit je einem
senkrecht dazu angeordneten Polblech 20 zusammengefügt, die in den Bereich der Polbleche
23 ragen und im ganzen Schwenkbereich des Drehkopfes 12 (0) gleichen Luftspalt zu
diesem haben. Die Polbleche 20 liegen in einer durch die Schwenkachse 17 gehenden
Ebene und sind in der Nut 22 mit dem Ansatz 18 fest verbunden, z. B. durch Schrauben,
Niete oder Nägel 21. Die Polbleche 20 haben die in Fig. 7 gezeigte Form. Der Betätigungshebel
11 hat einen aufgeschraubten Handgriff 39 in Kugelform, der ebenso wie der rohrförmige
Teil durchbohrt ist.
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Im Innern des rohrförmigen Teiles ist ein Drillstab 29 - unter Druck
einer Feder 38 stehend, die sich an einem im Handgriff 39 befindlichen Ring 37 abstützt
und gegen einen aus dem Handgriff 39 ragenden Druckknopf 40 drückt. der mit Drillstab
fest verbunden ist - verschieblich angeordnet. Das untere Ende des rohrförmigen
Teiles ist in einem mit den Lageraugen 41 versehenen Teil gesteckt und mit diesem
verschweißt oder anderweitig fest verbunden.
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Der genannte Teil hat eine zur senkrecht zur Schwenkachse 14 angeordneten
Drillstabachse koaxiale ringförmige Ausnehmung, in der eine Magnethalterung 28 drehbar
gelagert ist. Die Magnethalterung 28 ist an einem Ring 35 befestigt, der mit einem
am rohrförmigen Teil abgestützten Kugellagerring 34 verbunden ist. Die Magnethalterung
28 hat eine Mittelbohrung und eine darin anschließende ringförmige Ausnehmung, in
die eine gegen Verdrehen gesicherte Schlitzscheibe 31 gelegt ist, die durch einen
Abstandsring 32 auf den Kugellagerring 34 drückt.
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Außerdem ist zum Festhalten des Kugellagers an dem rohrförmigen Teil
noch ein Sicherungsring 33 vorgesehen.
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Das verdrillte Ende des Drillstabes 29 ragt in den Schlitz 30 der
Schlitzscheibe 31, so daß durch Verschieben des Drillstabes beim Drücken des Druckknopfes
40 die Magnethalterung 28 gedreht wird. Somit werden die in Öffnungen der Magnethalterung
28 eingefügten Stabmagneten 26 und 27 gegenüber den Polblechen 19 bewegt und rufen
eine Änderung des Magnetflusses hervor, die sich über die Polbleche 20 und 23 auf
den Hallgenerator 24 überträgt, so daß dessen Hallspannung geändert wird, was zur
Betätigung von Schalt- oder Steuerorganen ausgenutzt wird.
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Um dies zu erreichen, sind vier Stabmagneten in der Magnethalterung
angeordnet, wobei sich jeweils Pole unterschiedlicher Polarität in einem dem Abstand
der Polbleche 19 voneinander entsprechenden Abstand gegenüberstehen. Damit die Polarität
der Impulse gleichbleibend ist beim Verdrehen der Magnethalterung, ist deren Drehwinkel
auf weniger als 1800 begrenzt. Als magnetempfindlicher Körper kann vorteilhaft ein
Hallgenerator verwendet werden.
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Eine andere Ausführung der magnetischen Beeinflussung zeigt Fig.
8. Hierbei wird der mit zwei Stab-
magneten 816 versehene Halter 818, der am Druckstab
819 befestigt ist, durch Niederdrücken gegen die Feder 828 den Polblechen um den
Hub H genähert, wodurch eine Flußverstärkung in dem obenerwähnten Pol- und Fangblechsystem
eintritt und somit eine linderung der Hallspannung hervorruft und zum Schaltsignal
führt.
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Eine weitere Anordnung der magnetischen Betätigung zeigt Fig. 9.
Es sind hierbei drei Stabmagneten 926 in dem wippenförmig ausgebildeten Träger 928
angeordnet. Der Träger 928 ist in dem Handgriff unterteil 929 mit seiner Achse 930
gelagert. Ein Stift 931 des wippenförmigen Trägers 928 greift in ein Langloch 932
des Kopfes 933, der an dem axial verschieblichen Druckstab 934 befestigt ist.
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Beim Niederdrücken desselben wird die Wippe um eine Magnetteilung
verdreht, wodurch ein Polwechsel gegenüber den magnetischen Übertragungswegen 919
eintritt. Die magnetischen Übertragungswege 919 sind hierbei so angeordnet, daß
ihre Flächen parallel zu den Polflächen der Magneten 926 stehen. 914 und 917 sind
Schwenkachsen, die den Schwenkachsen 14 und 17 in Fig. 4 a, 4b entsprechen.
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Die magnetischen Übertragungswege bestehen vorteilhafterweise aus
remanenzarmem Material und sind zweckmäßigerweise aus geschichteten Streifen aufgebaut.