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Permanentmagnet-Schlüssel für eine
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Verriegelungsvorrichtung Die Erfindung betrifft einen Permanetmagnet-Schlüssel
für eine Verriegelungsvorrichtung, insbesondere für ein Drehzylinderschloß, bei
der bzw. bei dem mindestens ein aus ferromagnetischem Material bestehender Sperrkörper
in Form loder eines anderen Dunkt- oder strichförmia aufliegenden Körpers@ einer
RollBylängs einer Rollbahn vorgegebener Länge frei rollbar gelagert ist, wobei die
Rolle durch die magnetischen Kräfte des Permanentmagnet-Schlüsssls aus beliebigen
Sperrstellungen in eine vorgegebene Freigabestellung bewegbar ist, mit einem Schlüsselkörper
aus permanentmagnetischem Material, das in vorgegebener Weise magnetisch kodiert
ist.
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Bei derartigen Verriegelungsvorrichtungen (vgl. die Patentanmeldung
P .. .. ..... der Anmelderin vom gleichen Tage) ist die Rollbahn in einer Kammer
gebildet, deren Seitenwände zur Führung der Stirnseiten der Rolle dienen und deren
Länge um ein Mehrfaches größer als der Durchmesser der Rolle ist, so daß die Rolle
in der Kammer eine Rollbewegung zwischen zwei Endwänden der Kammer ausführen kann.
Die Rolle dient zur Steuerung der Bewegung eines Steuergliedes, d.h. daB sie in
einer vorgegebenen Freigabestellung eine Bewegung des Steuergliedes nicht behindert,
während sie in den übrigen Stellungen, den Sperrstellungen, eine Bewegung des Steuergliedes
durch Anlage einer ihrer Stirnflächen an dem Steuerglied sperrt.
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wichtig hierbei ist, daß die Rolle aus jeder beliebigen Stellung durch
den Permanentmagnet-Schlüssel in die Freigabestellung bewegbar ist. Zum einen müssen
daher die vom Permanentmagnet-Schlüssel ausgeübten magnetischen Kräfte gro genug
sein, um die lolle über praktisch die gesamte Länge der Rollbahn bewegen zu können.
Zum anderen muB der Feldlinienverlauf der vom Permanentmagnet-Schlüssel ausgeUbten
magnetischen Kräfte so gestaltet sein, daß die Rolle mit großer Präzision genau
in die vorgegebene Freigabestellung bewegt und dort gehalten wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Permanentmagnet-Schlüssel
für eine Verrie3elungsvorrichtung zu schaffen, mit oder ein anderer punkt- oder
strichförmig aufliegender Körper dem sich eine als Sperrkörper dienen Rolle mit
großer Prazision und Sicherheit in eine vorgegebene Stellung bewegen läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Permanentmagnet-Schlüssel der eingangs
angegebenen Art erftmdungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem permanentmagnetischen
Material des 5chlüsselkörpers ein konzentrierter, linienförmiger Pol einer vorgegebenen
Polarität gebildet ist, der sich bei zugeführtem Permanentmagnet-Schlüssel parallel
zur Rollachse der Rolle erstreckt und dessen Länge ungefähr der axialen Länge der
Rolle entspricht, und daß auf gegenüberliegenden Seiten dieses konzentrierten Poles
abgeschwächte Pole entgegengesetzter Polarität vorgesehen sind.
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ie sich in der Praxis gezeigt hat, wird durch diese Magneti sierung
des Schlüsselkörpers eine sehr präzise Steuerung aer aus ferromagnetischem Material
bestehenden Rolle erreicht. Die Länge der Rollbahn kann hierbei relativ gro gewählt
werden, so daß die Anzahl der mittels einer einzigen Rolle erzielbaren Schliessungsvarianten
vergleichsweise ebenfalls groß ist.
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Dennoch wird sichergestellt, daß die Rolle mit Sicherheit aus jeder
beliebigen Stellung durch den Permanentmagnet-Schlüssel genau in die vorgegebene
Freigabestellung bewegt wird.
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ird das erfindungsgemäße Prinzip angewandt auf eine Verriegelungsvorrichtung,
bei der die Rollbahn für die Rolle geradlinig verläuft, so besteht der Schlüsselkörper
zweckmäSigerweise aus einer ebenen Platte, auf deren Oberseite die Pole aufmagnetisiert
sind. eist die Verriegelungsvorrichtung mehrere Rollen auf, so kann in dem permanentmagnetischen
Material der Platte für jede Rolle je ein konzentrierter, linienförmiger Pol vorgesehen
sein, die entsprechend den Freigabestellungen der Rollen auf dem Schlüssel in vorgegebener
Lage zueinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei benachbart zueinander liegende
konzentrierte Pole entgegengesetzte Polaritäten haben. Auf diese Weise kann eine
größere Anzahl von Rollen mit Hilfe einer einzigen permanentmagnetischen Platte
gesteuert werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß jeweils zwei benachbart zueinander
liegende konzentrierte Pole entgegengesetzte Polaritäten haben. Somit bleibt die
hohe
Konzentration der Feldlinien in den konzentrierten, strichförmigen
Polen erhalten, die zumindest beeinträchtigt wUrde, wenn benachbart zueinander liegende
konzentrierte, linienförmige Pole die gleiche Polarität hatten.
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Dasselbe Prinzip läßt sich auch anwenden auf eine Verriegelungsvorrichtung,
die mehrere beidseitig zu einem mittigen Schlüsselkanal angeordnete Rollen aufweist.
In diesem Fall werden Magnetisierungen auf beiden Seiten der aus permanentmagnetischem
Material bestehenden Platte des Permanentmagnet-Schlüssels vorgesehen, wobei jeweils
einander gegenüberliegende konzentrierte, linienförmige Pole entgegengesetzte Polaritäten
besitzen.
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Mit besonderem Vorteil läßt sich die vorliegende Erfindung anwenden
auf eine Verriegelungsvorrichtung, bei der die Rollbahn für die Rolle gekrümmt verläuft
und vorzugsweise einen Abschnitt einer Kreisbahn darstellt. In diesem Fall ist der
Permanentmagnet-Schlüssel erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselkörper
eine aus permanentmagnetischem Material bestehende Scheibe aufweist, deren Umfang
entsprechend der Rollbahn gekrümmt, vorzugsweise kreisförmig, verläuft, und daß
der konzentrierte Pol mit den beiden abgeschwächten Polen am Außenumfang der Permanentmagnet-Scheibe
so angeordnet ist, daß der konzentrierte, linienförmige Pol bezüglich der Permanentmagnet-Scheibe
axial verläuft. Dies ermöglicht insbesondere den Aufbau von Drehzylinderschlössern,
bei denen die Rollen in Kanälen laufen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken,
am Umfang des Zylinderkerns
umlaufen und in mehrere Segmente unterteilt
sind.
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Weist die Verriegelungsvorrichtung mehrere Rollen auf, die bezUglich
einer zu den Achsen der Rollen parallelen Richtung hintereinander angeordnet sind,
ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß fUr jede Rolle je eine
Permanentmagnet-Scheibe vorgesehen ist, die koaxial zueinander angeordnet sind,
und daß die konzentrierten, linienförmigen Pole zweier benachbarter Permanentmagnet-Scheiben
von entgegengesetzter Polarität sind. Die Verriegelungsvorrichtung kann somit zur
Erhöhung der Schliessungsvarianten mit einer beliebigen Anzahl von Rollen versehen
werden. Auch in diesem Fall ist wichtig, daß die konzentrierten,linienförmigen Pole
zweier benachbarter Permanentmagnet-Scheiben entgegengesetzte Polaritäten haben,
wodurch sichergestellt wird, daß die hohe Feldliniendichte der konzentrierten Pole
erhalten bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Verstärkung
der magnetischen Induktion beidseitig zu jeder Permanentmagnet-Scheibe je eine Permanentmagnet-Scheibe
gleichen Umfangs vorgesehen ist, die in axialer Richtung so magnetisiert ist, daß
an den konzentrierten, linienförmigen Polen jeweils ein Pol gleicher Polarität angrenzt.
Wie sich in der Praxis gezeigt hat, wird hierdurch eine erhebliche Verstärkung der
magnetischen Induktion der konzentrierten, linienförmigen Pole erreicht. Nicht selten
wird durch diese Maßnahme überhaupt erst eine einwandfreie Funktionsweise der Verriegelungsvorrichtung
sichergestellt.
eine, wie oben erwähnt, mehrere wollen in der Verriegelungsvorrichtung hintereinander
angeordnet, so setzt sich der Permanentmaynet-Schlüssel aus einer Reihe von Permanentmagnet-Scheiben
zusammen, wobei sich "lateral" magnets sierte Permanentmagnet-Platten (mit konzentrierten,
linienförmigen Polen) und "axial" magnetisierte Permanenbegnet-Platten abwechseln.
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Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine perspektivische Ansicht (teilweise weggebrochen)
eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Permanentmagnet-Schlüssels;
Figur 2 einen schematischen Guerschnit durch ein Drehzylinderschloß, das durch den
Permanentmagnet-Schlüssel betätigbar ist; Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Permanentmagnet-Schlüssels;
Figur 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Verriegelungsvorrichtung, die
durch den Permanentmagnet-Schlüssel der Figur 3 betätigbar ist.
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Der in Figur 1 dargestellto Permanentmagnet-Schlüsse@ einen Bahmen
4 auf, in dem eine Platte 6 aus perman@ntmagnetischem Material angeordnet ist. Die
permanentmagnetische Platt@ 6 ist in vorgegeboner reise magnetisch Kodiert, wie
im folgenden noch genauer erläutert wird.
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Der Permanentmagnet-SchlUssel 2 dient zum Betätigen eines Drehzylinderschlosses
8 (Figur 2) und insbesondere zum Verstellen von Rollen 10 aus ferromagnetischem
Uaterial, die als Sperrkörper zur Steuerung einer axialen Verschiebung eines Schiebers
14 dienen, der in einem Zylinderkern 10 axial verschiebbar gelagert ist. Da der
diesbezügliche Aufbau des Drehzylinderschlosses für die vorliegende Erfindung jedoch
nicht von Bedeutung ist, wird er nicht weiter erläutert.
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Wichtig ist jedoch, daß jede der Rollen 10 längs einer geradlinigen
Rollbahn 12 frei rollbar ist. Die nollbahn 12 bildet Teil einer quaderförmigen Kammer
1U-, deren Länge um ein Mehrfaches gröHer als der Durchmesser der Rolle 10 ist und
die an ihren beiden Enden durch Endwände 20, 22 begrenzt ist.
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Die Rollen 10 befinden sich innerhalb ihrer Kammern 18 normalerweise
in irgendeiner beliebigen, eine Bewegung des Schiebers sperrenden Stellung und werden
durch den Permanentmagnet-Schlüssel 2 in eine vorgegebene Freigabestellung (sh.
Figur 2) bewegt, in der die Rollen 10 eine Bewegung des
Schiebers
14 zulassen. Zu diesem Zweck ist die aus permanentmagnetischem Material bestehende
Platte 6 mit mehreren konzentrierten, linienfurmigen Polen 24, 26 versehen, deren
Anzahl der Anzahl der zu steuernden Rollen 10 entspricht. Die konzentrierten Pole
2, 26 sind auf der Oberfläche der Platte 6 aufmagnetisiert und so angeordnet, dafl
sie parallel zu den Achsen der Rollen 10 verlaufen, wenn der Permanentmagnot-Schlüssel
2 in einen Schlüsselschlitz 32 des Drehzylinder-Schlosses 8 eingeführt ist. Hierbei
verlaufen die Rollbahnen 12 der Rollen 10 parallel zur Oberfläche der permanontmagnetischen
Platte G, und die konzentrierten, linienförmigen Pole 24, 26 liegen gerade den gewünschten
Freigabestellungen der Rollen 10 gegenüber.
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Zu beiden Seiten der konzentrierten, linienförmigen Pole 24, 26 ist
je ein abgeschwächter Pol 28 bzw. 30 vorgesehen, dessen Polarität entgegengesetzt
zu der Polarität des zugehörigen konzentrierten, linienförmigen Poles 24 bzw. 26
ist. Die Länge der konzentrierten, linienförmigen Pole 24, 26 entspricht ungefahr
der axialen Länge der Rollen 10. Die Polarität der konzentrierten, linienförmigen
Pole 24, 26 wird so gewählt, daJ3 benachbarte Pole von entgegengesetzter Polarität
sind. So ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Pol 24 ein Nordpol, während
der Pol 26 ein Südpol ist. Hierdurch wird erreicht, daß die hohe Konzentration der
Feldliniendichte der Zinienförmigen Pole 24, 26 erhalten bleibt; würden die
benachbarten
Pole 2, 25 dagegen die gleiche Polarität haben, so würde dadurch die Feldlinienbilder
der beiden Pole verwnschen werden Vjie in Figur 2 angedeutet, ist die Platte 6 auf
beiden Seiten mit Magnetisierungen versehen, um beidseitig zu dem Schlüsselkanal
32 angeordnete Rollen 10 steuern zu können. Auch hierbei wird die Polarität der
konzentrierten, linienförmigen Pole so gewählt, daß einander yogenüberliegende Pole
entgegengesetzte Polarität haben.
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Die Funktionsweise des Permanentmagnet-Schlüssels dürfte aus dem obigen
ohne weiteres verständlich sein. @ird der Permanentmagnet-Schlüssel 2 in den Schlüsselschlitz
32 eingesteckt, so werden die Rollen 10 durch die magnetischen Kräfte des Permanentmagnet-Schlüssels
aus jeder beliebigen Lage innerhalb ihrer ihnen Kammern 10 in eine Stellung bewegt,
in der sie dem zuge hörigen konzentrierten, linienförmigen Pol 24 bzw. 26 genau
gegenüberliegen. Die magnetischen Kräfte des Permanentmagnet Schlüssels reichen
hierbei aus, um die Rollen beispielsweise aus ihrer untersten Stellung in der Kammer
18 entgegen der Schwerkraft in eine beliebige obere Stellung zu bewegen. Die Positionierung
der Rollen 10 erfolgt hierbei mit sehr hoher Präzision. Nach Abziehen des Permanentmagnet-Schlüssels
bewegen sich die Rollen 10 wieder in eine Sperrstellung.
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Der in Figur 7 dargestellte Permanentmagnet-Schlüssel 40 dient zur
Betätigung eines Drehzylinderschlosses 42, bei dem sich die Rollen 4<' auf einem
Abschnitt einer kreisförmigen @ollbahn 45 bewegen. Die Bewegung der Rolle 44 wird
in Umfangsrichtung durch Endwände 48, 49 begrenzt, so dan die Rolle 44 innerhalb
einer ringsegmentförmigen Kammer frei bewegbar ist. Dic Rolle 44 wird aus einer
beliebigen Sperrstellung, in der sie eine Sperrfunktion ausübt, durch den Permanentmagnet-Schlüssel
40 in eine vorgegebene Freigabestellung (Figur 4) bewegt, in der sie eine Steuerfunktion
ausübt. Da der diesbezügliche Aufbau des Drehzylinderschlosses für die vorliegende
Erfindung ohne Bedeutung ist, wird er nicht näher erläutert.
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Der Permanentmagnet-Schlüssel 40 ist mit einem Rahmen 41 versehen,
an dem mehrere kreisförmige Scheiben 50, 52, 54 aus permanentmagnetischem Material
koaxial zueinander angebracht sind. jed@ der Scheiben 50, 52, 54 ist an ihrem Umfang
mit je einem konzentrierten, linienförmigen Pol 56 versehen, der parallel zur Achsc
der kreisförmigen Scheiben 50, 52, 54 verläuft. Die Länge der konzentrierten, linienförmigen
Pole Sb ist wiederum so bemessen, daß sie der Länge der Rollen 44 entspricht. Auf
gegenüberliegenden Seiten des lionzentrierten, linienförmigen Pole 56 ist - wie
bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel - je ein abgeschwächter Pol 58, 60 der
entgegengesetzten Polarität vorgesehen.
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Der Durchmesser der kreisförmigen Scheiben 50, 52, 54 ist so gewählt,
daß der Permanentmagnet-Schlüssel 40 in einen zylindrischen
Schlüsselschlitz
55 des Drehzylinderschlosses 42 paßt. Der Schlüsselschlitz 55 ist konzentrisch zu
der Rollbahn 46 ausgebildet, so daß der Umfang des Schlüsselschlitzes 55 und somit
der Umfang des Permanentmaynet-Schlüssels 40 und die @ollbahn @6 auf konzentrischen
Kreisen liegen.
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Zur Erhöhung der magnetischen induktion der konzentriorten, linienförmigen
Pole 56 ist zu beiden Seiten jeder der Scheiben 50, 52, 54 je eine weitere Scheibe
62, o4, 66, ò aus permanentmagnetischem Material angeordnet. Die Scheiben 62, 64,
66, 68, die den gleichen Durchmesser wic die Scheiben 50, 5, besitzen, sind in axialer
Richtung magnetisiert, so daß sie am einen axialen Ende einen Südpol und am anderen
axialen Ende einen Nordpol aufweisen. Die Polarisierung der verschiedenen Pole ist
hierbei so gewählt, daß jeder konzentri@rte, linienförmige Pol 55 an seinen seiden
Enden von einem Pol gleicher Polarität (einer axial magnetisierten Scheibe 62, 64,
55 bzw.
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68) begrenzt wird. Hieraus ergibt sich, daß zwei benachbarte linienförmige
Pole 58 der Scheiben 50, 52 oder 53, 54 entgegengesetzte Polarität haben. Hierdurch
wird sichergestellt, daß die konzentrierten, linienförmigen Pole 58 sich nicht gegenseitig
ungünstig beeinflussen.
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Wie dargestellt, haben die zwischen den Scheiben 50, 52, 54 liegenden
Scheiben 64, 66 die doppelte axiale Länge im Vergleich zu den an den Enden des Permanentmagnet-Schlüssels
40 vorgesehenen Scheiben 62, 66; dies ist dadurch bedingt, daß die Scheiben 64,66
jeweils
auf zwei benachbarte konzentrierte, linienförmige Pole 56 einwirken, während die
an den Enden vorgesehenen Scheiben 62, 68 jeweils nur auf einen konzentrierten,
linienförmigen Pol 56 einwirken.
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Wie in Figur 3 gezeigt, sind die linienförmigen, konzentrierten Pole
56 der Scheiben 50, 52, 54 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, und
zwar entsprechend den vorgegebenen Freigabestellungen der Rollen 44. Wird daher
der Permanentmagnet-Schlüssel 40 in den Schlüsselschlltz 55 eingesteckt, so werden
die Rollen 44 durch die von der beschriebenen Magnetisierung erzeugten Kräfte in
eine vorgegebene Freigabestellung bewegt, in der sie z.6. eine Axialverschiebung
eines Steuergliedes zulassen. Bei Abziehen des Permanentmagnet-Schlüssels 40 bewegen
sich die Rollen 44 wieder (z.B. unter Schwerkraftwirkung) in eine beliebige Sperrstellung,
in der sie eine Bewegung des Steuergliedes sperren.