DE767782C - Electromagnetically operated switching device - Google Patents

Description

Elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung Zusatz zum Patent 316191 Das Patent716 zgz bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung mit einem unter dem Einfluß des Magnetfeldes beweglichen Anker, welcher bei mit unverändertem Richtungssinn wiederholt eingeschalteter Magneterregung nacheinander abwechselnd erst in die eine und dann in die andere von zwei Schaltstellungen eingestellt wird, unter Verwendung von mit dem Anker mechanisch nicht fest verbundenen, jedoch unter dem Einfluß des gleichen Magnetfeldes stehenden Lenkern aus magnetisch leitendem Werkstoff, welche nach Beendigung eines Schaltvorganges die entgegengesetzte Bewegung des Ankers für den nächtsfolgenden Schaltvorgang vorbereiten. Nach der Erfindung des Hauptpatents werden bei eingeschalteter Magneterregung Anker und Lenker in eine Endlage bewegt und dort durch die Wirkung der Magnetkraft festgehalten, während nach Ausschaltung der Erregung nur der Anker in dieser Endlage bleibt und der Lenker dagegen unter der Einwirkung äußerer Kräfte, vorzugsweise Schwerkraft oder Federkraft, in die die entgegengesetzte Bewegung des Ankers vorbereitende Lage im Feldraum des Magneten bewegt wird.Electromagnetically operated switching device, addendum to patent 316191 The patent 716 zgz relates to an electromagnetically operated switching device with an armature movable under the influence of the magnetic field, which with unchanged sense of direction repeatedly switched on magnet excitation one after the other alternately set first in one and then in the other of two switch positions is, however, not mechanically firmly connected to the armature using under the influence of the same magnetic field, rods made of magnetically conductive Material that has the opposite movement after the end of a switching process prepare the armature for the next switching process. According to the invention of the main patent, when the magnet excitation is switched on, armature and handlebar are combined into one Moved end position and held there by the action of magnetic force while after switching off the excitation only the armature remains in this end position and the Handlebars on the other hand, under the influence of external forces, preferably gravity or spring force, in the preparatory position in the field area of the armature for the opposite movement Magnet is moved.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der Erfindung des Hauptpatents und besteht darin, daß diese Erfindung für eine solche Schalteinrichtung angewendet wird, bei der Anker und Lenker nach Art eines Tauchkerns in der Achse einer Magnetspule beweglich angeordnet sind. Während beim Hauptpatent Anker und Lenker um eine Achse drehbar gelagert sind. wird das den Gegenstand des Hauptpatents bildende Schaltprinzip zur Auslösung einer hin und her gehenden Bewegung nutzbar gemacht. Bei der vorliegenden Erfindung sind dementsprechend der Anker des -Magnetsystems und der die Bewegung des Ankers jeweils vorbereitende Lenker nach Art eines Tauchkerns in der Achse einer Magnetspule angeordnet. Zweckmäßig besteht dabei der Lenker aus zwei Teilstücken. «-elche mechanisch miteinander gekuppelt sind und bei ausgeschalteter Magneterregung nach oben und unten bz«-. nach beiden Seiten aus der -Magnetspule herausragen. Zwischen den Teilstücken des Lenkers liegt der Anker, welcher als Tauchkern in der -Magnetspule hin und her bewegt wird.The invention relates to a further embodiment of the invention Main patent and is that this invention for such a switching device is used in the anchor and handlebars like a plunger in the axis a solenoid are movably arranged. While the main patent anchor and Handlebars are rotatably mounted about an axis. that becomes the subject of the main patent forming switching principle can be used to trigger a back and forth movement made. In the present invention, the armature of the magnet system are accordingly and the arm, which prepares the movement of the armature, in the manner of a plunger core arranged in the axis of a solenoid. The handlebars expediently consist of two sections. «-Which are mechanically coupled to each other and when switched off Magnetic excitation up and down bz «-. out of the solenoid coil on both sides stick out. The anchor, which acts as a plunger core, is located between the sections of the handlebar is moved back and forth in the solenoid.

Es ist eine elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung bekanntgeworden. welche ebenfalls mit einem unter dem Einfloß eines Magnetfeldes beweglichen Anker und einem Lenker aus magnetisch leitendem Werkstoff arbeitet. wobei der letztere dazu dient, jeweils nach Beendigung eines Schaltvorganges die entgegengesetzte Bewegung des Ankers für den nächstfolgenden Schaltvorgang vorzubereiten. Bei dieser bekannten Schalteinrichtung sind Anker und Lenker ebenfalls nach Art eines Tauchkerns in der Achse einer -Magnetspule beweglich angeordnet. Für den Lenker der bekannten Schalteinrichtung gilt jedoch nicht das für die Erfindung wesent- i liche -Merkmal. daß der Lenker nach Ausschaltung der Erregung des -Magneten unter dem Einfloß einer äußeren Kraft, beispielsweise der Schwerkraft oder einer Federkraft. in eine solche Lage bewegt wird, daß die Richtung für die nächstfolgende Ankerbewegung vorbereitet wird. Die bekannte Schalteinrichtung arbeitet vielmehr als Sprungschalter, d. h. als ein Schalter, der in seinen Endlagen nicht durch die Magnetkraft. sondern durch ein Sprungwerk gehalten wird. Die @t'irkung des Magnetfeldes muß in den Endlagen des Schalters sogar ausgeschaltet werden, weil der Schalter sonst durch das -Magnetfeld wieder in die entgegengesetzte Lage zurückgezogen würde. Bei der bekannten Anordnung muß somit erstens ein besonderes zum Schaltmechanismus gehöriges Sprungwerk vorgesehen sein 'und zweitens ein Schalter, welcher den Steuerstromkreis in der Endstellung des Schalters unterbricht. Diese Forderungen erschweren die konstruktive Ausgestaltung des Schalters wesentlich. Das Sprungwerk hat außerdem den Nachteil, daß die beim Schälten zu überwindenden Reibungsn-iderstände wesentlich größer sind als die Widerstände, die lediglich zur Kontaktunterbrechung notwendig waren.An electromagnetically operated switching device has become known. which also have an armature movable under the influence of a magnetic field and a handlebar made of magnetically conductive material works. being the latter serves to do the opposite movement after the end of a switching process to prepare the armature for the next switching process. With this well-known Switching device are armature and handlebars also in the manner of a plunger core Axis of a magnetic coil arranged to be movable. For the handlebar of the known switching device however, the essential feature of the invention does not apply. that the handlebars after switching off the excitation of the magnet under the influence of an external force, for example gravity or a spring force. moved into such a position that the direction for the next following armature movement is prepared. the known switching device works rather as a snap switch, d. H. as a switch, which is not in its end positions by the magnetic force. but through a jump system is held. The effect of the magnetic field must be in the end positions of the switch can even be switched off, because otherwise the switch will be reactivated by the magnetic field would be withdrawn to the opposite position. In the known arrangement must thus, firstly, a special jump mechanism belonging to the switching mechanism is provided his' and secondly a switch, which the control circuit in the end position of the switch interrupts. These requirements make the structural design more difficult of the switch is essential. The jump mechanism also has the disadvantage that the The frictional resistances to be overcome are significantly greater than the resistances, which were only necessary to interrupt contact.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das lTagnetsvstem der Schalteinrichtung besteht aus einer Magnetspule i, die nach außen hin allseitig von magnetisch leitendem Werkstoff, beispielsweise Eisen, umschlossen ist. Die Richtung des in der Spule fließenden Erregerstromes sei derart, daß sich die in der Zeichnung angegebene Polarität (Nordpol \ links. Südpol S rechts) ergibt. In der Achsrichtung der Magnetspule i ist ein Führungszylinder aus magnetisch nichtleitendem Wirkstoff angeordnet. der zur Führung der beweglichen Teile der Schalteinrichtung dient. An der Arbeitsachse 3, welche die Schaltkräfte auf irgendeinen an sich beliebigen Schalter überträgt. ist der Arbeitsanker 4 befestigt. Dieser besteht aus einem zylindrischen Teil aus magnetisch leitendem Werkstoff. vorzugsweise Eisen.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The lTagnetsvstem of the switching device consists of a solenoid i, which after on the outside on all sides by magnetically conductive material, for example iron, enclosed is. The direction of the excitation current flowing in the coil is such that the polarity given in the drawing (north pole \ left. south pole S right) results. In the axial direction of the solenoid i is a guide cylinder made of magnetically non-conductive Active ingredient arranged. that for guiding the moving parts of the switching device serves. On the working axis 3, which the switching forces on any in itself any Switch transmits. the working anchor 4 is attached. This consists of a cylindrical one Part made of magnetically conductive material. preferably iron.

Der Lenker. -welcher erfindungsgemäß die Schaltbewegung des Arbeitsankers .t vorbereitet, besteht aus zwei Teilstucken 6 und i aus magnetisch leitendem Werkstoff, die mechanisch untereinander durch zwei Stäbe aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff verbunden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel liegen die beiden Stäbe 3 in notenartigen Vertiefungen des Arbeitsankers .i. Das Lenksvstem kann dadurch zusammen mit dem Anker :M in ein und demselben Führungsrohr untergebracht werden, und es ergibt sich eine wenig Raum beanspruchende Bauart. An sich ist die Erfindung jedoch nicht an die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der mechanischen -Verbindungen zwischen den beiden Lenkerstücken 6 und ; gebunden. Die Verbindungsteile können beispielsweise auch außerhalb der -Magnetachse angeordnet sein, es kommt nur darauf an, daß die beiden Stücke 6 und ; stets in gleicher Weise hin und her bewegt werden.The driver. -which according to the invention the switching movement of the working anchor .t prepared, consists of two parts 6 and i made of magnetically conductive material, which are mechanically interconnected by two rods made of magnetically non-conductive material are connected. In the embodiment, the two rods 3 are in note-like Recesses of the working anchor .i. The steering system can be used together with the Anchor: M can be accommodated in one and the same guide tube, and it results a design that takes up little space. However, the invention is not per se the embodiment of the mechanical connections shown in the drawing between the two handlebar pieces 6 and; bound. The connecting parts can For example, it can also be arranged outside the magnet axis, it just depends indicates that the two pieces 6 and; are always moved back and forth in the same way.

Wesentlicher Bestandteil des Lenkers bz-,v. des aus den Teilen 6, ; und 5 bestehenden Lenkersystems sind noch die beiden Federn 8 und g, welche die Stücke 6 und ; jeweils nach ausgeschalteter Erregung de: 'Magneten i in die gezeichnete Lage zurückbewegen. Die beiden Federn 8 und 9 sind mit ihrem einen Ende an dem Führungszylinder 2 befestigt, und zwar in der Nähe der Magnetspule r. Das andere Ende der Federn ist an Abschlußstücken befestigt, die tellerartig ausgebildet sein können und derart an den beiden Enden des Führungszylinders 2 angeordnet sind, daß sie bei nach außen gerichteten Bewegungen der beiden Lenkerstücke 6 und 7 von dem Zylinder 2 abgehoben werden .und dadurch eine der beiden Federn spannen. Die Lenkerstücke 6 und 7 sind mit den Abschlußstücken der Feder nicht fest verbunden, damit die Lenkerstücke sich auch in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in den Kern der Spule hineinbewegen können.An essential part of the handlebars bz-, v. of the parts 6, ; and 5 existing link system are still the two springs 8 and g, which the Pieces 6 and; in each case after the excitation de: 'Magnet i in the drawn Move position back. the two springs 8 and 9 are with their one End attached to the guide cylinder 2, in the vicinity of the solenoid r. The other end of the springs is attached to end pieces that are plate-like can be and are arranged in such a way at the two ends of the guide cylinder 2, that they with outward movements of the two handlebars 6 and 7 of lifted off the cylinder 2 and thereby tension one of the two springs. the Handlebar pieces 6 and 7 are not firmly connected to the end pieces of the spring, so that the handlebars are also in the opposite direction, d. H. in the Can move the core of the coil into it.

Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist folgende: Es sei angenommen, daß der Anker q. nach der Ausführung der letzten Schaltbewegung die in der Zeichnung dargestellte Lage eingenommen hat. Wenn daraufhin der Erregerstrom der Magnetspule i eingeschaltet wird, so sucht der Magnet die beiden aus magnetischem Werkstoff bestehenden Teile q., 6, d. h. den Anker und die eine Hälfte des Lenkersystems, nach links in das Innere der Spule hineinzuziehen. Mit dem Anker q. bewegt sich dabei auch die Arbeitsachse 3 nach links. Infolge der mechanischen Verbindung des Lenkerstückes 6 mit dem Lenkerstück 7 über die beiden Stäbe 5 wird das Lenkerstück 7 nach links aus dem Führungszylinder 2 herausgeschoben, und es wird dabei die Feder 9 gespannt. Sobald jetzt die Erregung der Spule i wieder ausgeschaltet wird; zieht die Feder 9 das Lenkersystem in die in der Zeichnung dargestellte neutrale Lage zurück. Der Anker q. macht jedoch diese Bewegung nicht mit, weil er mechanisch mit dem Lenkersystem nicht verbunden ist. Der Anker liegt jetzt mit seinem linken Ende an dem Lenkerstück ? an.The mode of operation of the switching device is as follows: It is assumed that that the anchor q. after the last switching movement has been carried out, the one in the drawing has assumed the position shown. If then the excitation current of the solenoid i is switched on, the magnet looks for the two made of magnetic material existing parts q., 6, d. H. the anchor and one half of the handlebar system, to the left into the inside of the coil. With the anchor q. is moving also the working axis 3 to the left. Due to the mechanical connection of the Handlebar 6 with the handlebar 7 over the two rods 5 is the handlebar 7 pushed out of the guide cylinder 2 to the left, and it becomes the spring 9 excited. As soon as the excitation of the coil i is switched off again; pulls the spring 9 the link system in the neutral position shown in the drawing return. The anchor q. does not join this movement because it joins mechanically is not connected to the handlebar system. The anchor is now with its left end on the handlebar? at.

Wenn jetzt die Erregung der Spule i wiederum eingeschaltet wird, so vollzieht sich der gleiche Bewegungsvorgang, nur mit umgekehrter Richtung; denn jetzt werden die beiden Teile q. und 7 von dem Magneten nach innen gezogen, und das Lenkerstück 6 schiebt sich nach rechts aus dem Führungszylinder 2 heraus und spannt die zugehörige Feder B. Sobald dann die Erregung wieder ausgeschaltet wird, zieht die Feder 8 das Lenkersystein 6, 7 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurück.If now the excitation of the coil i is switched on again, so the same movement process takes place, only in the opposite direction; because now the two parts q. and 7 drawn inward by the magnet, and the handlebar 6 pushes out of the guide cylinder 2 and to the right tensions the associated spring B. As soon as the excitation is switched off again, the spring 8 pulls the handlebar system 6, 7 back into the position shown in the drawing Location back.

Aus der beschriebenen Wirkungsweise der Schalteinrichtung geht hervor, daß die Lenker 6 und 7 jeweils nach Ausschaltung der Erregung unter der Einwirkung äußerer Kräfte, d. h. der Federkräfte 8, 9, in eine solche Lage in dem Magnetpfad gebracht werden, daß der Anker d. beim Wiedereinschalten des Magneten aus der einen Endlage in die andere Endlage bewegt wird. Bei der Schalteinrichtung nach der Erfindung wird somit lediglich durch Anwendung eines frei beweglichen Lenkers aus magnetischem Werkstoff die neue Bewegungsrichtung für den Anker vorbereitet.From the described mode of operation of the switching device it follows that that the handlebars 6 and 7 each after switching off the excitation under the action external forces, d. H. the spring forces 8, 9, in such a position in the magnetic path be brought that the anchor d. when switching the magnet on again from one End position is moved to the other end position. In the switching device according to the invention is thus only made of magnetic by using a freely movable handlebar Material prepared the new direction of movement for the anchor.

In der Zeichnung ist angegeben, daß der Anker q. auf seinen beiden Enden kegelförmige Ansätze besitzt, die in die beiden Lenkerstücke 6 und 7 hineinragen. Dies hat den Vorteil, daß die Kraft-Weg-Kennlinie des Antriebes gleichmäßiger gestaltet werden kann, weil der Unterschied der von den magnetischen Kraftlinien zu überbrückenden Luftstrecke am Anfang und am Ende der Arbeitsbewegung verkleinert wird. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt außerdem zwischen den beiden Lenkerstücken 6 und 7 und den Magnetpolen ein gewisser Luftabstand. Das hat den Vorteil, daß die Streuung zwischen den Magnetpolen und dem jeweils am Arbeitsvorgang unbeteiligten Lenkerstück herabgesetzt wird.In the drawing it is indicated that the anchor q. on his two Has conical ends which protrude into the two handlebar pieces 6 and 7. This has the advantage that the force-displacement characteristic of the drive is more uniform can be because of the difference between the lines of magnetic force to be bridged Clearance at the beginning and at the end of the working movement is reduced. In which Drawn embodiment of the invention is also between the two Handlebars 6 and 7 and the magnetic poles a certain air gap. That has Advantage that the scatter between the magnetic poles and the respective work process uninvolved handlebar is reduced.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform nur zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen soll. Die konstruktive Ausgestaltung der für die Schalteinrichtung besonders wesentlichen Teile, nämlich des Ankers ,4 und der beiden Lenkerstücke 6 und 7, kann von dem Ausführungsbeispiel abweichen, ohne daß an dem Erfindungsprinzip etwas geändert wird. Die Schalteinrichtung läßt sich beispielsweise so ausbilden, daß der Lenker aus einem zylindrischen Stab besteht, der an den beiden äußeren Enden aus magnetischem Werkstoff, in der Mitte dagegen aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Messing, besteht. Der aus Messing bestehende Teil würde dabei in seiner Länge den Stäben 5 in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel entsprechen. Der Anker d. ist als Hohlzylinder ausgebildet und gleitet außen auf dem aus Messing hergestellten Teil des Lenkersystems. Eine ändere Möglichkeit besteht auch darin, daß die beiden Lenkerteile 6 und 7 durch ein Messingrohr miteinander mechanisch verbunden sind und daß der Anker q. im Innern dieses Rohres frei beweglich angeordnet ist. Die beiden Lenkerstücke 6 und 7 brauchen nicht wie im Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet zu sein, es kommt nur darauf an, daß sie in der Achsrichtung des Magneten zusammen mit dem Anker nach Art eines Tauchkerns hin und her bewegt werden können und daß von außen Kräfte auf das Lenkersystem einwirken, die dieses bei ausgeschalteter Magneterregung in eine magnetisch neutrale Lage bewegen. Die äußeren Kräfte können Federkräfte sein, es kann aber auch für eine der beiden Kraftrichtungen die Schwerkraft verwendet werden.It should be noted that the one shown in the drawing Embodiment is only intended to serve to explain the inventive concept. The constructive one Design of the parts that are particularly essential for the switching device, namely of the anchor, 4 and the two link pieces 6 and 7, can be derived from the embodiment differ without changing anything in the principle of the invention. The switching device can be designed, for example, so that the handlebars from a cylindrical rod consists of magnetic material at the two outer ends, in the middle on the other hand, made of non-magnetic material, for example brass. The out Brass existing part would be the length of the rods 5 in the drawn Embodiment correspond. The anchor d. is designed as a hollow cylinder and slides outside on the part of the handlebar system made of brass. Another one It is also possible that the two handlebar parts 6 and 7 through a brass tube are mechanically connected to each other and that the armature q. inside this tube is arranged freely movable. The two handlebar pieces 6 and 7 do not need how to be cylindrical in the exemplary embodiment, it only depends on that they are in the axial direction of the magnet together with the armature in the manner of a plunger core can be moved back and forth and that external forces act on the steering system, which move it into a magnetically neutral position when the magnet excitation is switched off. The external forces can be spring forces but it can also be for one of the two directions of force gravity can be used.

Claims (3)

PATENTAISPRL CHE: i. Elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung nach Patent 716 igi, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (d.) und Lenker (6. 7) nach Art eines Tauchkerns in der Achse einer Magnetspule (i) beweglich angeordnet sind. PATENTAISPRL CHE: i. Electromagnetically operated switching device according to patent 716 igi, characterized in that anchor (d.) and handlebars (6. 7) according to Kind of a plunger in the axis of a magnetic coil (i) are movably arranged. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse der Magnetspule (i) ein zylindrisches Führungsrohr (2) angeordnet ist, in dem ein zylindrisches Ankerstück (4) aus magnetisch leitendem Werkstoff und zwei ebenfalls zylindrische Lenkerstücke (6,7) aus magnetisch leitendem Werkstoff angeordnet sind. und daß die beiden Lenkerstücke (6, 7) durch Federn (8, 9) bei ausgeschalteter Magneterregung in einer solchen Lage gehalten «-erden, daß sie zu beiden Seiten aus der 1lagnetspule herausragen. 2. Device according to claim i, characterized in that a cylindrical guide tube (2) is arranged in the axis of the magnet coil (i), in which a cylindrical anchor piece (4) made of magnetically conductive material and two likewise cylindrical handlebar pieces (6,7) are arranged from magnetically conductive material. and that the two link pieces (6, 7) held by springs (8, 9) in such a position when the magnet excitation is switched off that they protrude from the 1-position coil on both sides. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (q.) an seinen beiden Enden kegelförmige Ansätze besitzt, die in die Lenkerstücke (6,7) hineinragen. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkerstücke (6, 7) von den Polen der 'Magnetspule (i) durch einen Luftspalt getrennt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Osterreichische Patentschrift NTr. 136 9o7.3. Device according to claim i, characterized in that the armature (q.) Has conical lugs at both ends which protrude into the handlebars (6,7). Device according to Claim 2, characterized in that the link pieces (6, 7) are separated from the poles of the magnetic coil (i) by an air gap. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publication was considered in the granting procedure: Austrian patent specification NTr. 136 9o7.