DE3410424C2 - Zapfengelagertes Relais - Google Patents
Zapfengelagertes RelaisInfo
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- H01H51/00—Electromagnetic relays
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Description
Die Erfindung betrifft ein Relais der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Ein derartiges Relais ist aus der US-PS 39 93 971 bekannt.
Danach ist der Relais-Anker oder seine Ummantelung mit einer Lageröffnung versehen, in die ein an
eine Lagerplatte angeformter Lagerzapfen eingreift. Die Lagerplatte und damit der Lagerzapfen sind hierbei
durch besondere konstruktive Maßnahmen gegenüber Polschuhen eines Magnetkerns fixiert. Die relativen Abmessungen
des Lagerzapfens und der Lagerbohrung sind so gewählt, daß eine leichtgängige Ankerlagerung
erfolgt.
Bei der Herstellung der einzelnen Bauteile sowie beim Zusammenbau des Relais sind jedoch Fertigungstoleranzen nicht zu vermeiden. So können die Polschuhe
des Relais-Magnetkerns und die an diesen anliegenden Ankerenden beispielsweise durch das Herstellungsverfahren
oder das Material bedingte Grate oder abgerundete Kanten aufweisen. Weiterhin ist es möglich, daß
der durch die Lageröffnung und den Zapfen vorgegebene Anker-Drehpunkt nicht vollständig mit den Punkten
fluchtet in denen die Ankerenden an den Polschuhen anliegen. Aufgrund dieser Toleranzen treten Abweichungen
der Luftspalte zwischen Anker und Polschuhen sowie des Anlagewinkels der Ankerenden an den Polschuhen
auf. Dadurch ist ein Unsymmetrie der Mag-.setkennlinie
bedingt, d. h, die Anker-Haltekräfte und damit
die Ansprechempfindlichkeit in den beiden Ankerendstellungen stimmen nicht überein. Da ein gewisser Absolutwert
der genannten Fertigungstoleranzen für sämtliche Systeme und Baugrößen von elektromagnetischen
Relais nicht zu unterschreiten ist, wird ihr Einfluß um so größer, je kleiner der Hauptluftspalt des Magnetkreis,
d. h. je kleiner die Abmessungen des Relais sind.
Das wirkt sich besonders nachteilig im Hinblick auf die anhaltenden Miniaturisierungsbestrebungen aus.
Aus der DE-AS 11 39 209 ist ein Relais bekannt, bei
dem die in seiner Grundplatte vorgesehenen Stromdurchführungen als Drehachsen für mehrere Exzentereinrichtungen
dienen, die an die im Relaisinneren angeordneten Umschaltfedern angreifen. Damit kann durch
Verdrehen der Exzenter eine Einstellung des Kontaktdrucks und des Kontaktabstands der Umschaltfedern
vor der Endmontage erfolgen. Vor dem Verschließen des Relaisgehäuses werden die Exzenter mit der Drehachse
verlötet und damit die Einstellungen der Umschaltfedern fixiert. Mit der Anordnung nach der DE-AS
11 39 209 ist es jedoch nicht möglich, die Magnetkennlinie
des Relais durch eine einfache Verstellung der relativen Lage von Anker und Polschuhen noch nach
dem endgültigen Zusammenbau des Relais zu justieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Relais der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß noch nach dem Zusammenbau eine Beeinflussung der
Magnetkennlinie durch fertigungstechnisch einfache Mittel möglich ist
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.
Die vorgesehene Verstellbarkeit der Anker-Drehachse mittels einer dreh- und arretierbaren Exzentereinrichtung
ermöglicht die Justierung der Magnetkennlinie in einem einfachen Arbeitsschritt.
Die Ausgestaltung nach den Patentansprüchen 2 und 3 hat den Vorteil, daß abhängig von Relaistyp und Ankerlagerung
sowie Anzahl der Exzenter verschiedene Verstellungen der Anker-Drehachse erfolgen können.
Bevorzugt ist der Exzenter dabei als Lagerhülse ausgebildet.
Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Patentansprüchen 4 und 5 führen zu fertigungstechnischen Vorteilen, wie einer geringeren Anzahl von Justageschritten und daher zu einem kostengünstigen Zusammenbau, sowie zur Vermeidung zusätzlicher Toleranzabweichungen.
Die Weiterbildungen der Erfindung nach den Patentansprüchen 4 und 5 führen zu fertigungstechnischen Vorteilen, wie einer geringeren Anzahl von Justageschritten und daher zu einem kostengünstigen Zusammenbau, sowie zur Vermeidung zusätzlicher Toleranzabweichungen.
In den Patentansprüchen 6 bis 8 sind besonders einfache
und wirkungsvolle Maßnahmen angegeben, um die zwischen der Exzentereinrichtung und ihrer Lageranordnung
auftretenden Reibungskräfte so weit zu erhöhen, daß eine selbsttätige Verstellung der Anker-Drehachse
während des Betriebs und damit eine Drehjustierung der Magnetkennlinie nicht möglich ist.
Mit der Auslegung des erfindungsgemäßen Relais nach Anspruch 9 ist durch die Verstellung des Anker-Drehpunkts
und der dadurch bedingten Veränderung der wirksamen Polflächen nicht nur eine Justierung der
Magnetkennlinie, sondern auch eine Änderung des Schaltverhaltens des Relais, d. h. eine Wahl zwischen
mono- und bistabilem Schaltverhalten möglich.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch ?0 ermöglicht die Verstellung der Anker-Drehachse
nach dem endgültigen Zusammenbau des Relais, z. B. nach dem Aufsetzen einer Gehäusei-.appe, womit
eine Justierung der Mangetkennlinie unter Berücksichtigung aller Einflußgrößen durchzuführen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 Anker, Lagerplatte und Kern eines elektromagnetischen
Relais nach einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine Draufsicht auf das fertig montierte Relais nach Fig. 1 mit zwei Ruhe- und zwei Arbeitskontakten
in vergrößerter Darstellung,
F i g. 3 eine grafische Darstellung der Magnetkennlinie: Anker-Haltekraft als Funktion des Ankerweges,
F i g. 4 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Relais im Schnitt,
F i g. 5 einen Querschnitt der Anordnung nach F i g. 4 gemäß der Linie V-V,
F i g. 6 eine Ansicht einer Exzentereinrichtung gemäß F i g. 4 (in vergrößertem Maßstab),
F i g. 7 einen Teilschnitt der Exzentereinrichtung gemäß F i g. 6 (in vergrößertem Maßstab).
In F i g. 1 sind ein von der (nicht gezeigten) Relaisspule magnetisierbarer. U-förmig ausgebildeter Kern 10,
eine aus Kunststoff bestehende Lagerplatte 11, auf der
der mittels einer Exzentereinrichtung 12 drehbare Lagerzapfen 13 angeordnet ist, sowie ein im wesentlichen
H-förmiger, mit einer Lageröffnung 15 versehener Anker 14 eines gepolten, bistabilen Relais dargestellt. Nach
der Montage der einzelnen Bauteile ist die Lagerplatte 11 und damit der Lagerzapfen 13 durch Aussparungen
16 gegenüber Polschuhen 17 des Kerns 10 fixiert. Der zwischen den beiden Polschuhen 17 auf dem Lagerzapfen
13 gelagerte Anker 14 ist mit partiellen Kunststoff-Ummantelungen 18, 19 versehen, in denen zu beiden
Seiten der Lagtröffnung 15 je ein stabförmiger, ferromagnetischer
Abschnitt 20 ruht. Zwischen diesen beiden Abschnitten 20 sind beiderseits der Lageröffnung 15,
begrenzt durch die Kunststoff-Ummantelungen 18 und 19, Dauermagnete 21 eingesetzt. Die ferromagnetischen
Abschnitte 20 verlaufen parallel zueinander und sind so lang gewählt, daß ihre Enden 22 die Polschuhe 17 des
Kerns 10 umgreifen. Ein mit einem derartigen Anker 14 versehenes gepoltes Relais hat bistabiles Schaltverhalten,
weil die gleich langen Enden 22 der ferromagnetischen Abschnitte 20 gleich große wirksame Polflächen
an den Polschuhen 17 des Magnetkerns 10 überdecken. Der Anker 14 beharrt somit nach erfolgter Erregung,
infoige der von ihm ausgehenden dauermagnetischen Anziehungskraft, in der zuletzt erreichten Schaltstellung.
Eine Betätigung der (in F i g. 2 gezeigten) Kontaktfedern 24 erfolgt über Ansätze 23 an den partiellen
Kunststoff-Ummantelungen 19 des Ankers.
In Fig.2 ist eine Draufsicht auf ein unter Verwendung
der in F i g. 1 gezeigten Bauteile zusammengesetztes Relais in einer der stabilen Anker-Endstellungen gezeigt,
in der zwei der Kontakte 25 geschlossen und zwei geöffnet sind. In beiden stabilen Anker-Enstellungen
liegt der Anker 14 mit den Ankerenden 22 an den Polschuhen 17 des Magnetkerns an. Im Idealfall schneidet
in jeder der beiden Endstellungen die die Anlagepunkte B und Cdes Ankers 14 verbindende Gerade die Anker-Drehachse
A. Sind weiterhin die Luftspalte 26 und die von den Polschuhen 17 und den Ankerenden 22 gebildeten
wirksamen Polflächen gleich groß, entsprechen sich auch die Anker-Haltekräfte in jeder der beiden Endstellungen,
d. h. die in F i g. 3 gezeigte Magnetkennlinie ist symmetrisch.
In der Praxis treten jedoch aufgrund unvermeidlicher Fertigungstoleranzen z. B. Grate und Verrundungen an
den Ankerenden 22 und an den Polschuhen 17 des Magnetkerns 10, oder auch Abweichungen der Anker-Drehachse
A von der durch die beiden Anlagepunkte B,
C vorgegebenen Gerade auf. Dadurch werden sowohl
ίο die wirksamen Polflächen als auch die Aniagewinkel der
Ankerenden 22 an den Polschuhen 17 verändert, was zu einer unsymmetrischen realen Magnetkennlinie des zusammengebauten
Relais führt, wie sie als durchgezogene Kurve 1 in F i g. 3 gzeeigt ist
Erfindungsgemäß ist deshalb der Lagerzapfen 13 auf der Lagerplatte 11 nicht fest angeformt, sondern in einer
Exzentereinrichtung 12 aufgenommen, die in einer Lagerbohrung der Lagerplatte 11 drehbar angeordnet ist.
Durch Verstellung dieses Exzenters ist es möglich, den Lagerzapfen 13 und damit die Anker-Drehachse entsprechend
dem Maß der Exzentrizität, d. h. des Abstandes der Anker-Drehachse von der Mittel- bzw. Drehachse
der Exzentereinrichtung (im folgenden als χ bezeichnet), gegenüber der Ausgangslage zu versetzen.
Dabei ist in Relaislängsrichtung eine maximale Verstellung
des Lagerzapfens 13 um das Doppelte des Exzentermaßes, d. h. um 2 x, möglich. Mit dieser Verstellung
der Anker-Drehachse wird ein Ausgleich der fertigungsbedingten Toleranzen, eine Veränderung des Anlagewinkels
zwischen den Ankerenden 22 und den Polschuhen 17 sowie eine Korrektur der Breite der Luftspalte
26 möglich, was zu einem Ausgleich der Anker-Haltekräfte in den beiden stabilen Anker-Endstellungen
führt.
Die Wirkung der Exzentereinrichtung 12 wird im folgenden anhand der Magnetkennlinie nach F i g. 3 näher
erläutert. Die durchgezogene Kurve 1 charakterisiert hierbei ein mögliches Schaltverhalten des Relais vor der
Justierung. Es ist ersichtlich, daß sowohl der Ankerweg s von der Anker-Mittelstellung in jede der beiden Endstellungen
als auch die jeweiligen Anker-Haltekräfte F in den beiden Endstellungen nicht übereinstimmen, d. h.
es gilt: si Φ s 2 und Fl φ F2. Die gestrichelte Kurve 2
gibt demgegenüber das Schaltverhalten des Relais nach der Justierung, d. h. nach der Verstellung des Exzenters,
wieder. Durch die Verschiebung des Anker-Drehpunkts und der damit verbundenen Änderung des Anlagewinkels
und der wirsamen Polflächen wird die magnetische Charakteristik des Relais so beeinflußt, daß die Anker-Haltekräfte
in beiden Endstellungen übereinstimmen, d. h. es gilt: Fl' = F2'. Hiermit ergibt sich eine symmetrische
Magnetkennlinie, die sich in einem übereinstimmenden Ansprechverhalten des Relais in seinen beiden
stabilen Endstellungen niederschlägt.
Die Justierung des Relais erfolgt im einzelnen durch Bestimmung der Anker-Haltekräfte Fl und F2 nach
dem Zusammenbau und durch Verdrehen des Exzenters 12, bis die Kräfte Fl und F2 einander entsprechen. Der
Winkel und die Richtung der Exenter-Verdrehung hängen hierbei vom Verhältnis der Anker-Haltekräfte ab.
Nach der Justierung des Relais wird die Exzentereinrichtung so arretiert, daß eine selbsttätige Verstellung
des Exzenters und damit eine Dejustierung während des Betriebs vermieden werden.
Zur Arretierung der Exzentereinrichtung 12 kann der Extruder 12 in der Lagerplatte 11 durch Lack oder ein
den Kunststoff dieser beiden Bauteile anlösendes Mittel fixiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, die Lageranordnung und den Exzenter 12 so auszubilden, daß aufgrund der zwischen
diesen Teilen auftretenden Reibungskräfte eine Exzenter-Verstellung durch die während des Betriebs
des Relais wirkenden Kräfte und Drehmomente verhindert wird, jedoch mittels eines Werkzeugs ohne weiteres
erfolgen kann. Eine fertigungstechnisch besonders einfache Maßnahme besteht darin, den Exzenter 12
oder seine Lageranordnung mit einem Schlitz oder Spalt zu versehen. Der in der Lageranordnung vorgesehene
Spalt muß zu diesem Zweck zur Exzentereinrichtung 12 hin offen sein. Aufgrund der Elastizität des Materials
wird durch diese Maßnahmen die Reibung zwischen Exzenter und Lageranordnung so weit erhöht,
daß eine selbsttätige Exzenter-Verstellung während des Betriebs nicht erfolgt. Weiterhin kann zur Erhöhung der
Haftreibung auch die äußere Umfangsfläche des Exzenters 12 und/oder die Innenfläche seiner Lageranordnung
geriffelt sein.
In den F i g. 4 und 5 sind Querschnitte einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die entsprechenden Bauteile werden hierbei mit denselben
Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 bezeichnet.
Das in F i g. 4 stehend im Schnitt gezeigte Relais weist einen im wesentlichen U-förmigen Anker 14 auf, dessen
Lagerzapfen 13 in der Exzentereinrichtung 12 aufgenommen ist Mit der Bezugsziffer 27 ist ein Teil des
Spulenkörpers, der den Magnetkern 10 umgibt, mit der Bezugsziffer 28 die Enden des Jochs und mit der Bezugsziffer 29 ein Teil des Relais-Gehäuses dargestellt.
Anders als in der Ausführungsform nach F i g. 1, nach der ein auf einer Lagerplatte vorgesehener Lagerzapfen
in eine Lagerbohrung im Anker eingreift, ist in der in den Fig.4 und 5 gezeigten Ausführungsform der Lagerzapfen
13 am Anker 14 angebracht Die beiden Enden des Lagerzapfens 13 sind in zwei Exzenterbuchsen
12' aufgenommen, die jeweils in einer Lagerplatte 30 unabhängig voneinander drehbar gelagert sind. Bei Verwendung
dieser beiden Exzenter werden die Justiermöglichkeiten für das Relais dadurch erweitert, daß die
Exzenter in entgegengesetzten Richtungen verdreht werden können.
Neben den im einzelnen dargestellten Ausführungsformen besteht weiterhin die Möglichkeit, die Exzentereinrichtung
12 bzw. die Exzenterbuchsen 12' und den oder die Lagerzapfen 13 fest miteinander zu verbinden
oder auch einstückig auszubilden. Duch diese Ausführung werden zusätzliche Toleranzen bei der Ankerlagerung
aufgrund der Verbindung von Zapfen und Exzenter vermieden. Diese einstückigen Exzenterzapfen können
entweder in einer Lagerplatte 11 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach K1 g. 1 drehbar gelagert oder
entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4 und 5 fest mit dem Anker 14 verbunden und in einer
Lageranordnung 30 aufgenommen werden. Im letzteren Fall sind sowohl getrennte Lagerzapfen an beiden Enden
der Anker-Drehachse A als auch eine durchgehende Exzenterhülse möglich.
Wie insbesondere aus den F i g. 6 und 7 deutlich wird, ist die Exzenterbuchse 12' mit einem Schlitz 31 zum
Einführen eines Werkzeugs versehen. Besonders vorteilhaft ist es, die Gehäusekappe 29 in Entsprechung zu
den Exzenterbuchsen 12' mit Öffnungen 32 (s. F i g. 5) zu versehen, so daß auch nach dem endgültigen Zusammenbau
die Exzentereinrichtung verdreht und damit die Magnetkennlinie justiert werden kann. Dieser Gesichtspunkt
gewinnt besonderes Gewicht, da die Ansprechwerte des Relais durch das Aufsetzen der Kappe noch
verändert werden können.
Für besondere Anwendungsfälle kann der Hub der Exzentereinrichtung, d. h. der Abstand χ zwischen der
Anker-Drehachse A und der Exzenter-Drehachse E nach F i g. 6, in Relation zum Abstand zwischen den beiden
Jochschenkeln eines Relais so ausgelegt werden, daß durch Verdrehen der Exzentereinrichtung 12 das
Schaltverhalten des Relais zwischen mono- und bistabil einstellbar ist. Um z. B. dem ursprünglich bistabilen Relais
nach F i g. 1 ein monostabiles Schaltverhalten aufzuprägen, ist es erforderlich, die Anker-Drehachse A so
weit gegenüber ihrer Ausgangslage zu versetzen, daß je nach Schaustellung unterschiedliche Abstände zwischen
den Ankerenden 22 und den Polschuhen 17 des Magnetkerns 10 vorliegen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Relais mit einem an einem Zapfen (13) schwenkbar gelagerten Anker (14), dadurch gekennzeichnet,
daß die Anker-Drehachse (A) mittels einer in einer Lageranordnung drehbaren, arretierbaren
Exzentereinrichtung (12) verstellbar ist
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentereinrichtung (12) mindestens einen
an einem Ende der Anker-Drehachse (A) angeordneten Exzenter aufweist
3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter als Lagerhülse ausgebildet ist.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (13) fest
mit der Exzentereinrichtung (12) verbunden ist.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (13) und
die Exzentereinrichtung (12) einstückig ausgebildet sind.
6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsoberfläche der Exzentereinrichtung
(12) und/oder die Innenfläche ihrer Lageranordnung (30) geriffelt ist
7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentereinrichtung (12) geschlitzt ist.
8. Relais nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (30)
einen zur Exzentereinrichtung (12) hin offenen Schlitz aufweist.
9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch derartige Dimensionierung des
Abstandes (x) der Anker-Drehachse (A) von der Drehachse (E) der Exzentereinrichtung (12) bezüglich
des Abstandes zwischen den beiden Jochschenkeln und dem Kern eines Magnetsystems, daß durch
Verdrehen der Exzentereinrichtung (12) das Schaltverhalten des Relais zwischen mono- und bistabil
einstellbar ist.
10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentereinrichtung
(12) von der Außenseite des zusammengebauten Relais betätigbar ist.
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---|---|---|---|
DE19843410424 DE3410424C2 (de) | 1984-03-21 | 1984-03-21 | Zapfengelagertes Relais |
Publications (2)
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DE3410424C2 true DE3410424C2 (de) | 1986-01-30 |
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ID=6231210
Family Applications (1)
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