Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung insbesondere für Impulszählwerke
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für Impulszählwerke, mit einem von dem Elektromagneten betätigbaren Magnetanker und einer erst im letzten Teil des Anzugshubes des Magnetankers wirksam werdenden Abrissfeder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche elektromagnetische Betätigungsvorrichtung so auszubilden, dass sie äusserst einfach und schnell in gleichbleibender Qualität herzustellen ist, sehr energiesparend arbeitet, d. h. nur eine geringe Leistungsaufnabesitzt und dabei trotzdem extrem schnell arbeiten kann und auch beim Betrieb mit erheblichen von der Normspannung abweichenden Ober- bzw. Unterspannungen zuverlässig ihre Funktion erfüllt.
Es sind bereits Abrissfedern bekannt, die im allgemeinen als Blattfedern ausgebildet sind und mit einem federnden Schenkel dergestalt in den Bereich des Ankers gebracht sind, dass sie im letzten Teil des Anzugshubes des Magnetankers wirksam werden. Durch solche Abrissfedern kann ein schnellerer und sicherer Abfall des Magnetankers erreicht werden. Ausserdem kann mit ihnen theoretisch eine Energieersparnis für die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung erzielt werden, da durch sie die Ankerrückholfedern schwächer ausgebildet werden können und die Abrissfedern erst dann eingreifen, wenn der Luftspalt zwischen Spulenkern und Magnetanker kleiner geworden ist und infolgedessen auf den Magnetanker wegen des dabei sehr stark ansteigenden Magnetfeldes eine grössere, sonst nicht voll genutzte Kraft ausgeübt wird.
Trotz dieser theoretisch bestehenden Vorteile haben sich die bekannten Abrissfedern insbesondere bei Impulszählwerken nicht nennenswert durchsetzen können.
Dies liegt insbesondere daran, dass es bei den bekannten Abrissfedern äusserst schwierig ist und lange Zeit in Anspruch nimmt, diese genau zu justieren, damit sie immer in einer genau definierten Hubstellung des Magnetankers wirksam werden. Da dieses Justieren bisher im allgemeinen durch Verbiegen der Abrissfedern von Hand vorgenommen wurde, war es unmöglich, diese Justierung sehr genau vorzunehmen und sie vor allen Dingen bei einer Serienfertigung für alle elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen einer Serie gleichmässig zu erhalten. Ausserdem konnte durch die äusserst schwierige Justierarbeit auch der grösste während des Ankerhubes auftretende Luftspalt zwischen Anker und Magnetkern nicht beliebig klein gemacht werden, da bei nur sehr geringen Ankerhüben Justierungenauigkeiten naturgemäss verhältnismässig viel stärker ins Gewicht fallen.
Es ist nämlich insbesondere bei kleinen Luftspalten unbedingt erforderlich, dass sowohl Abrissfeder wie Ankerrückholfeder in Bezug auf den Luftspalt genau aufeinander abgestimmt sein müssen, damit der Anker - insb. bei Unterspannung noch - anzieht, aber insbes. bei Oberspannung - auch nicht kleben bleibt und rechtzeitig abfällt. Hinzu kommt, dass die bisher bekannten Abrissfedern bei Nichtbeanspruchung sich frei in ihrer Ruhelage befinden und somit stark zu Schwingungen neigen, die sich insbesondere bei schnel ler Betätigung äusserst nachteilhaft auf den Funktionsablauf auswirken und den Effekt der Energieeinsparung stark beeinträchtigen.
Um ein besseres Abfallen des angezogenen Magnetankers zu erreichen, ist es ebenfalls bekannt, Trennstiftte aus geeignetem Material, beispielsweise aus einem schlagfesten Kunststoff vorzusehen. Solche Trennstifte sind im allgemeinen am Anker angebracht und legen sich beim Anziehen des Ankers gegen den Spulenkern.
Dabei stellen sie sicher, dass ein geringer minimaler Luftspalt zwischen Magnetanker und Spulenkern erhalten bleibt, der ein magnetisches Kleben des Magnetan kers am Spulenkern verhindern soll. Bei alleiniger Benutzung solcher Trennstifte können jedoch naturgemäss die theoretischen Vorteile der Abrissfedern, zum Beispiel die Einsparung von Energie, nicht erhalten werden. Ausserdem können dabei die bei betätigter elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung noch vorhandenen Luftspalte zwischen Magnetanker und Spulenkern nicht beliebig klein gemacht werden, da sonst einmal die Trennstifte ihre Wirkung verlieren, und sie zum anderen, falls sie zu dünn ausgelegt sind, auch der mechanischen Beanspruchung bei der Betätigung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung nicht gewachsen sind und zerbrochen würden.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung eine am Anker befestigte, sich beim Anziehen des Ankers gegen den Spulenkern legende Abrissfeder vorzusehen, wobei ein Trennstift dergestalt an der Abrissfeder angebracht ist, dass er bei angezogenem Magnetanker die Abrissfeder gegen den Spulenkern abstützt. Dieser Vorschlag ist jedoch für die Lösung eines ganz anderen Problemes gedacht und beseitigt nicht die bereits aufgezählten Nachteile der bekannten elektromagnetischen Vorrichtungen, da auch bei ihm eine genaue Justierung der Abrissfeder vorgenommen werden muss.
Erfindungsgemäss werden bei der eingangs beschriebenen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung die aufgezeigten Nachteile dadurch beseitigt, dass die Abrissfeder durch einen die Hubstellung ihres Wirksamwerdens bestimmenden Anschlag vorgespannt ist.
Durch diese erfindungsgemässe Ausbildung wird erreicht, dass die Abrissfedern überhaupt nicht mehr justiert zu werden brauchen, da die Hubstellung des Magnetankers, in der die Abrissfeder wirksam wird, allein durch den Anschlag für die Abrissfeder bestimmt wird. Infolgedessen entfallen nicht nur die äusserst zeitaufwendigen und schwierigen Justierarbeiten, sonden es kann zusätzlich auch diese Hubstellung wesentlich exakter als sonst bestimmt werden. Infolgedessen können so ausgebildete elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen auch mit wesentlich geringeren Luftspalten arbeiten.
Dazu ergibt sich der weitere sehr bemerkenswerte Vorteil, dass die Abrissfedern infolge der Vorspannung nicht zu störenden Schwingungen neigen und zum anderen bei ihrem Wirksamwerden trotz eines beliebig kleinen Hubbereiches eine im Rahmen der maximalen Anzugskraft der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung beliebig grosse Kraftspeicherung erhalten werden kann. Somit kann die mögliche Über- und Unterspannung auch wesentlich grösser sein als bei bisher bekannten Abrissfedern. Dies ergibt sich daraus, dass die Ankerrückholfeder schwächer gemacht werden und dadurch die notwendige Anzugskraft für den Anker geringer gehalten werden kann und andererseits aber trotz geringerer Kraft der Rückholfeder ein Abfallen des Magnetankers durch die Abrissfeder immer sichergestellt ist.
Entsprechend sinkt auch der notwendige Energiebedarf, da die Ausbildung so erfolgen kann, dass die Abrissfeder erst im allerletzten Moment des Anzugshubes des Magnetankers mit grosser Kraft wirksam wird, und so das magnetische Kraftfeld des Elektromagneten extrem günstig ausgenutzt werden kann. Mit einem so ausgebildeten Zählwerk kann somit auch bei sehr niedrigem Energiebedarf eine extrem hohe Zählfrequenz erreicht werden, ohne dass die Einschaltzeit der Magnetspule wegen Überhitzungsgefahr begrenzt zu werden braucht.
Wegen der extremen Energieausnutzung und der überaus grossen Unempfindlichkeit gegen Über- und Unterspannungen spielen im übrigen auch die magnetischen Werte des Materials, aus dem die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung hergestellt ist, nicht eine so grosse Rolle wie bisher, so dass Schwankungen dieser Materialwerte in erheblich grösserem Umfang ohne Schaden in Kauf genommen werden können. Im Vergleich zu den bisherigen Ausbildungen erhält man also durch den erfindungsgemässen Vorschlag eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung die einfacher und trotzdem mit gleichbleibender Qualität erstellt werden kann, die Nachteile des Bekannten beseitigt und zusätzlich noch erhebliche Verbesserungen aufweist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass ein Trennstift in einem Lager an einem Teil der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung durch die Abrissfeder bei nicht betätigtem Magnetanker dergestalt in eine definierte Lage gedrückt wird, dass er bei betätigtem Magnetanker in einer bestimmten Hubstellung desselben auf einen Anschlag trifft und dadurch die Abrissfeder belastet.
Hier wird die Hubstellung des Magnetankers, in der die Abrissfeder wirksam wird, allein durch die Lagerung bzw. die Länge des als Anschlag für die Abrissfeder dienenden Trennstiftes bestimmt. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, dass durch die elastische Lagerung des Trennstiftes die gesamte elektromagnetische Vorrichtung wesentlich leiser arbeitet und sowohl am Trennstift als aber auch an den anderen Teilen ein geringerer Verschleiss auftritt. Zusätzlich ist aber selbst ein Verschleiss am Trennstift oder einem den Ankerhub beim Anzug begrenzenden Anschlag nicht so tragisch, da die Abrissfeder extrem stark ausgebildet sein kann, so dass dadurch keine Funktionsstörungen auftreten.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, die den Grundgedanken der Erfindung verdeutlicht,
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausgestaltung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit einer am Anker angebrachten, auf einen im Anker gelagerten Trennstift wirkenden Abrissfeder,
Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung bei der sowohl Trennstift wie auch Abrissfeder am Magnetjoch angebracht sind, und
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Magnetkerns, wobei die Abrissfeder und der Trennstift gemäss einer weiteren Ausgestaltung im Magnetkern gelagert sind.
Die in Fig. 1 gezeigte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung besteht aus einem Joch 1, einem von diesem umschlossenen Spulenkern 2, auf dem sich die Magnetspule 3 mit ihrem Spulenträger 4 befindet. All der offenen Seite des Jochs 1 ist ein Magnetanker 5 in nicht dargestellter Weise gelagert. Im oberen Schenkel des Magnetjochs 1 befindet sich eine Einfräsung 6 und ein Durchbruch 7, mittels derer eine Abrissfeder 8 an dem Joch befestigt ist. Zur Anbringung der Abrissfeder 8 braucht lediglich ihr einer Schenkel in die Einfräsung 6 bis zu deren Ende hineingeschoben zu werden und dann ihr anderer Schenkel durch den Durchbruch 7 geführt zu werden.
Durch die als Anschlag 9 für die Abrissfeder ausgebildete Innenwandung des Durchbruchs 7 wird die Abrissfeder 8 dann vorgespannt in einer genau definierten Lage gehalten, so dass der Magnetanker bei Betätigung in exakt definierter Hubstellung auf den freien Schenkel der Abrissfeder auftrifft. Zur Sicherung der Abrissfeder kann diese dabei evtl. noch durch eine Klemmplatte auf dem Joch in ihrer Lage befestigt werden.
Bei der in Fig. 2 gezeigten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der Fig. 1. Es sind deshalb auch gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier ist jedoch im Unterschied zu Fig. 1 in dem Magnetanker 5 gegenüber dem Spulenkern 2 eine Bohrung 10 angebracht, in der ein Trennstift 11 gelagert ist. An dem von dem Spulenkern wegweisenden Ende besitzt der Trennstift einen Kopf 12 von grösserem Durchmesser als dem der Bohrung 10, durch den ein Hindurchgleiten des Trennstiftes durch die Bohrung verhindert wird und gegen den eine Abrissfeder 13 drückt, die als Blattfeder ausgebildet ist und in der Nähe des Lagerpunktes des Magnetankers 5 mit diesem vernietet ist.
Bei der Herstellung dieser elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung braucht der Trennstift 11 lediglich in die Bohrung 10 eingesetzt zu werden. Durch die Länge des Trennstiftes wird dabei automatisch die Hubstellung des Ankers 5 festgelegt, in der die Abrissfeder 13 wirksam wird. Diese Hubstellung ist dabei durch den Trennstift exakt bestimmbar, ohne dass die Abrissfeder 13 selbst justiert zu werden braucht. Diese wird lediglich mit dem Magnetanker 5 vernietet, wobei sich die Kraft, die sie auf den Trennstift 11 und entsprechend bei angezogenem Magnetanker auf den Spulenkern 2 ausübt, durch ihr Material und ihre Ausgestaltung bedingt ist. Dadurch, dass sie streifenförmig, trapezförmig oder ähnlich ausgebildet ist, sowie durch ihre Dicke, Länge und ihr Material lässt sich ihre Kennlinie bestimmen.
Diese wird dabei vorteilhafterweise so festgelegt, dass sie dem Kraftverlauf zwischen Spulenkern und Magnetanker während des letzten Teils des Hubes des Magnetankers, in dem die Abrissfeder wirksam wird, entspricht.
Mit Hilfe dieser Anordnung kann die gesamte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung besonders einfach kräftemässig optimal ausgelegt werden. Dabei ist ersichtlich, dass durch das federnde Wirksamwerden der des Trennstiftes keine abrupten Abbremsvorgänge auftreten und somit die elektromagnetische Vorrichtung leiser und verschleissärmer arbeitet. Ausserdem kann, wie bereits erwähnt, wegen des exakten Eingreifens der Abrissfeder und der von dieser ausübbaren hohen Kraft die gesamte Vorrichtung mit extrem kleinen Luftspalten und somit in ihrem günstigsten Wirkungsbereich arbeiten.
Ein weiterer Vorteil der in Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht darin, dass Durchbiegungen des Magnetankers im Laufe von vielen Betätigungen verhindert werden. Es hat sich bei Versuchen nämlich herausgestellt, dass sich bei Zählwerken, bei denen der Magnetanker durch einen besonderen Anschlag bei seinem Anzug abgestoppt wird, im Laufe der Zeit Abdruckstellen des Spulenkerns auf dem Magnetanker ausbildeten, die durch eine Durchbiegung des Magnetankers, insbesondere bei der Verwendung von sehr starken Magnetfeldern, wie sie zum Zählen von hohen Impulsfrequenzen benötigt werden, erklärt werden müssen.
Traten solche Durchbiegungen auf, erfolgten auch bald Fehlzählungen. Diese ungünstigen Erscheinungen konnte auch nicht durch die Anbringung eines weiteren Trennstiftes zwischen Magnetanker und Spulenkern beseitigt werden, da dieser entweder den notwendigen Luftspalt zu sehr vergrösserte oder aber bei Betätigung zu schnell zerstört wurde. Durch die in Fig. 2 gezeigte Anordnung sind diese Erscheinungen zuverlässig beseitigt worden.
Die in Fig. 3 gezeigte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung entspricht seinem Grundaufbau dem in Fig. 1 und 2. Infolgedessen sind auch hier entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. Hier sind jedoch Trennstift und Abrissfeder an dem Joch 1 angebracht. Der Trennstift 14 besteht dabei aus einer an ihrem hinteren Ende abgewinkelten Schiene, die mittels zwei in ihr angebrachten Langlöchern 15 und 16 und zwei an dem Joch 1 angebrachten Bolzen 17 und 18 geführt ist. Die Abrissfeder 19 ist in diesem Fall als Zugfeder ausgebildet und erstreckt sich zwischen dem Bolzen 17 und dem hinteren abgewinkelten Ende des Trennstiftes 14.
Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei Fig. 2. Wird der Magnetanker 5 angezogen, so legt er sich gegen das vordere Ende des Trennstiftes 14 und spannt dabei die Abrissfeder 19. Die Hubstellung, in der die Abrissfeder wirksam wird, wird dabei ebenfalls lediglich von der Länge des Trennstiftes 14 bestimmt. Diese gezeigte Anordnung bietet jedoch auch die Möglichkeit, die Hubstellung des Magnetankers 5, in der die Abrissfeder wirksam wird, verstellbar zu machen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Bolzen 17 und 18 oder zumindest einer von ihnen verschieblich feststellbar mit dem Joch 1 verbindbar sind. Ausserdem kann hier der Trennstift 14 selbst als Anschlag dienen, der die Anzugsbewegung des Magnetankers 5 in Richtung auf den Spulenkern 2 begrenzt.
Ein solcher exakter Anschlag ist oftmals bei Zählwerken notwendig, da durch ihn die Exaktheit der Fortschaltung der Zahlenrollen bestimmt werden kann.
In Fig. 4 ist lediglich ein Spulenkern 2 dargestellt.
Dieser Spulenkern könnte beispielsweise Teil einer elektromagnetischen Vorrichtung sein, wie es in Fig. 1, 2 oder 3 dargestellt ist. Dabei sind jedoch die Abrissfeder und der Trennstift in den Spulenkern hineinverlegt worden. Im dargestellten Beispiel ist das dadurch verwirklicht worden, dass der Spulenkern 2 hinter dem Spulenkernkopf 20 eine Ausfräsung 21 besitzt und in dem Spulenkernkopf 20 eine Bohrung 21 angebracht ist.
Der Trennstift 22 ist dabei ähnlich wie in Fig. 2 ausgebildet, während als Abrissfeder 24 eine Druckfeder verwendet ist. Bei der Montage braucht dabei der Trennstift 23 nur in die Ausfräsung 21 eingesetzt und mit seinem vorderen Teil durch die Bohrung 22 in den Spulenkernkopf 20 hindurchgeschoben werden. Dabei legt sich sein hinterer Kopf gegen Anschläge, so dass dadurch das über die Stirnfläche des Spulenkernkopfes herausragende Ende des Trennstiftes eine genau bestimmbare Länge besitzt. Danach braucht nur die Abrissfeder 24 eingesetzt zu werden, worauf dann der Spulenträger aufgesetzt wird, der ein Herausgleiten des Trennstiftes 23 und der Abrissfeder 24 aus der Ausfräsung 21 verhindert. Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht den in den Figuren 2 und 3 beschriebeneu.
Als Abrissfedern können beispielsweise noch andere als die gezeigten Formen verwendet werden. Ebenso können die Trennstifte und Abrissfedern auch noch an an deren als den dargestellten Stellen angreifen. Obgleich vornehmlich Bezug genommen wurde auf elektromagnetische Betätigungsvorrichtung für Impulszählwerke, kann die Erfindung natürlich auch für andere elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen verwandt werden.
Sie bringt so zum Beispiel ebenso erhebliche Verbesserungen für die verschiedensten Arten von Relais.
Electromagnetic actuator, especially for pulse counters
The invention relates to an electromagnetic actuating device, in particular for pulse counters, with a magnet armature that can be actuated by the electromagnet and a tear-off spring that becomes effective only in the last part of the pull-in stroke of the magnet armature.
The invention is based on the object of designing such an electromagnetic actuating device in such a way that it can be produced extremely easily and quickly with constant quality, and that it works in a very energy-saving manner. H. only has a low power consumption and can still work extremely quickly and reliably fulfills its function even when operating with high or low voltages that deviate significantly from the standard voltage.
There are already known tear-off springs which are generally designed as leaf springs and which are brought into the area of the armature with a resilient leg in such a way that they become effective in the last part of the pull-in stroke of the magnet armature. By means of such break-off springs, a faster and safer dropping of the magnet armature can be achieved. In addition, they can theoretically save energy for the electromagnetic actuation device, since they can make the armature return springs weaker and the break-off springs only intervene when the air gap between the coil core and the magnet armature has become smaller and consequently on the magnet armature because of this very strong increasing magnetic field a greater, otherwise not fully used force is exerted.
In spite of these theoretically existing advantages, the known break-off springs have not been able to gain significant acceptance, particularly in pulse counters.
This is due in particular to the fact that it is extremely difficult and takes a long time to adjust the known tear-off springs precisely so that they always take effect in a precisely defined stroke position of the magnet armature. Since this adjustment has hitherto generally been carried out by bending the break-off springs by hand, it was impossible to carry out this adjustment very precisely and, above all, to obtain it uniformly in series production for all electromagnetic actuating devices in a series. In addition, due to the extremely difficult adjustment work, it was not possible to make the largest air gap between the armature and the magnet core during the armature stroke as small as desired, since with only very small armature strokes, adjustment inaccuracies are naturally relatively much more significant.
Particularly with small air gaps, it is absolutely necessary that both the tear-off spring and the armature return spring must be precisely matched to one another with regard to the air gap, so that the armature - especially with undervoltage - still attracts, but especially with high-voltage - does not stick and in time falls off. In addition, the previously known break-off springs are freely in their rest position when not in use and thus have a strong tendency to vibrations, which have an extremely detrimental effect on the functional sequence, especially when operated quickly, and severely impair the energy saving effect.
In order to achieve a better falling off of the attracted magnet armature, it is also known to provide separating pins made of a suitable material, for example an impact-resistant plastic. Such separating pins are generally attached to the armature and lie against the coil core when the armature is tightened.
In doing so, they ensure that a small, minimal air gap is maintained between the magnet armature and the coil core, which is intended to prevent the magnet armature from sticking to the coil core. With the sole use of such separating pins, however, the theoretical advantages of the tear-off springs, for example the saving of energy, cannot naturally be obtained. In addition, the air gaps between the armature and the coil core when the electromagnetic actuator is actuated cannot be made as small as desired, otherwise the separating pins lose their effect and, if they are too thin, they also reduce the mechanical stress when actuating the electromagnetic actuator cannot grow and would break.
It has also already been proposed in an electromagnetic actuating device to provide a breakaway spring attached to the armature and resting against the coil core when the armature is tightened, a separation pin being attached to the breakaway spring in such a way that it supports the breakaway spring against the coil core when the magnet armature is attracted. However, this proposal is intended to solve a completely different problem and does not eliminate the disadvantages of the known electromagnetic devices already listed, since an exact adjustment of the tear-off spring must also be carried out with it.
According to the invention, in the electromagnetic actuating device described at the outset, the disadvantages indicated are eliminated in that the tear-off spring is pretensioned by a stop which determines the stroke position in which it becomes effective.
This embodiment according to the invention means that the break-off springs no longer need to be adjusted at all, since the stroke position of the magnet armature in which the break-off spring is effective is determined solely by the stop for the break-off spring. As a result, not only are the extremely time-consuming and difficult adjustment work unnecessary, but this stroke position can also be determined much more precisely than usual. As a result, electromagnetic actuating devices designed in this way can also work with significantly smaller air gaps.
In addition, there is the further, very notable advantage that the break-off springs do not tend to cause disruptive vibrations due to the preload and, on the other hand, when they become effective, despite an arbitrarily small stroke range, an arbitrarily large force storage can be obtained within the framework of the maximum tightening force of the electromagnetic actuator. Thus, the possible over- and undervoltage can also be significantly greater than with previously known tear-off springs. This results from the fact that the armature return spring can be made weaker and thus the necessary tightening force for the armature can be kept lower and, on the other hand, despite the lower force of the return spring, the magnet armature will always fall off due to the tear-off spring.
The necessary energy requirement also falls accordingly, since the design can be done in such a way that the breakaway spring only becomes effective with great force at the very last moment of the magnet armature's tightening stroke, and so the magnetic force field of the electromagnet can be used extremely favorably. With a counter designed in this way, an extremely high counting frequency can be achieved even with very low energy requirements, without the need to limit the switch-on time of the magnet coil due to the risk of overheating.
Because of the extreme use of energy and the extremely high level of insensitivity to overvoltages and undervoltages, the magnetic values of the material from which the electromagnetic actuating device is made do not play such a large role as before, so that fluctuations in these material values to a considerably greater extent without Damage can be accepted. Compared to the previous designs, the proposal according to the invention provides an electromagnetic actuating device which can be produced more easily and nevertheless with constant quality, which eliminates the disadvantages of the known and also has considerable improvements.
A particularly advantageous development of the invention consists in that a separating pin in a bearing on part of the electromagnetic actuating device is pressed into a defined position by the tear-off spring when the magnet armature is not actuated, so that when the magnet armature is actuated it strikes a stop in a certain stroke position of the same and thereby loaded the breakaway spring.
Here, the stroke position of the magnet armature, in which the tear-off spring is effective, is determined solely by the storage or the length of the separating pin serving as a stop for the tear-off spring. This has the further advantage that the elastic mounting of the separating pin means that the entire electromagnetic device works much more quietly and there is less wear on both the separating pin and the other parts. In addition, however, even wear on the separating pin or a stop that limits the armature stroke during tightening is not so tragic, since the tear-off spring can be made extremely strong, so that no malfunctions occur as a result.
Further advantages of the invention are explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the drawings. In the drawings shows:
1 shows a longitudinal section of an electromagnetic actuating device which illustrates the basic idea of the invention,
2 shows a longitudinal section of an embodiment of an electromagnetic actuating device with a tear-off spring attached to the armature and acting on a separating pin mounted in the armature,
3 shows a longitudinal section of a further embodiment of an electromagnetic actuating device in which both the separating pin and the breakaway spring are attached to the magnet yoke, and FIG
4 shows a longitudinal section of a magnetic core, the tear-off spring and the separating pin being mounted in the magnetic core according to a further embodiment.
The electromagnetic actuating device shown in FIG. 1 consists of a yoke 1, a coil core 2 which is enclosed by this and on which the magnetic coil 3 with its coil carrier 4 is located. A magnet armature 5 is mounted in a manner not shown on the open side of the yoke 1. In the upper leg of the magnet yoke 1 there is a milled recess 6 and an opening 7, by means of which a breakaway spring 8 is attached to the yoke. To attach the tear-off spring 8, you only need one leg to be pushed into the milled recess 6 up to its end and then your other leg to be guided through the opening 7.
The inner wall of the opening 7, designed as a stop 9 for the breakaway spring, holds the breakaway spring 8 preloaded in a precisely defined position so that the magnet armature strikes the free leg of the breakaway spring in a precisely defined stroke position when actuated. To secure the tear-off spring, it can possibly be secured in its position on the yoke by means of a clamping plate.
In the electromagnetic actuating device shown in FIG. 2, the basic structure corresponds to that of FIG. 1. The same parts are therefore also provided with the same reference numerals. Here, however, in contrast to FIG. 1, a bore 10 is provided in the magnet armature 5 opposite the coil core 2, in which a separating pin 11 is mounted. At the end facing away from the coil core, the separating pin has a head 12 of greater diameter than that of the bore 10, which prevents the separating pin from sliding through the bore and against which a tear-off spring 13 presses, which is designed as a leaf spring and is located nearby of the bearing point of the armature 5 is riveted to this.
In the manufacture of this electromagnetic actuating device, the separating pin 11 only needs to be inserted into the bore 10. The stroke position of the armature 5 in which the breakaway spring 13 becomes effective is automatically determined by the length of the separating pin. This stroke position can be precisely determined by the separating pin without the tear-off spring 13 itself having to be adjusted. This is only riveted to the magnet armature 5, the force which it exerts on the separating pin 11 and, accordingly, on the coil core 2 when the magnet armature is attracted, is determined by its material and its design. Because it is strip-shaped, trapezoidal or similar, as well as its thickness, length and material, its characteristic curve can be determined.
This is advantageously determined in such a way that it corresponds to the force profile between the coil core and the magnet armature during the last part of the stroke of the magnet armature in which the tear-off spring becomes effective.
With the help of this arrangement, the entire electromagnetic actuating device can be designed to be optimal in terms of force particularly simply. It can be seen that the resilient effect of the separating pin means that no abrupt braking processes occur and that the electromagnetic device therefore works more quietly and with less wear. In addition, as already mentioned, because of the exact engagement of the tear-off spring and the high force exerted by it, the entire device can work with extremely small air gaps and thus in its most favorable range of action.
Another advantage of the arrangement shown in FIG. 2 is that bending of the magnet armature in the course of many operations is prevented. Tests have shown that in counters in which the magnet armature is stopped by a special stop when it is tightened, over time imprints of the coil core formed on the magnet armature, which were caused by bending of the magnet armature, especially during use of very strong magnetic fields, such as those required for counting high pulse frequencies, must be explained.
If such deflections occurred, miscounts soon followed. These unfavorable phenomena could not be eliminated by attaching another separating pin between the magnet armature and the coil core, since this either enlarged the necessary air gap too much or was destroyed too quickly when actuated. With the arrangement shown in Fig. 2, these phenomena have been reliably eliminated.
The basic structure of the electromagnetic actuating device shown in FIG. 3 corresponds to that in FIGS. 1 and 2. As a result, corresponding parts have been given the same reference numerals here as well. Here, however, the separating pin and breakaway spring are attached to the yoke 1. The separating pin 14 consists of a rail angled at its rear end, which is guided by means of two elongated holes 15 and 16 made in it and two bolts 17 and 18 mounted on the yoke 1. In this case, the tear-off spring 19 is designed as a tension spring and extends between the bolt 17 and the rear angled end of the separating pin 14.
The mode of operation is similar to that of FIG. 2. If the magnet armature 5 is attracted, it lies against the front end of the separating pin 14 and thereby tensions the tear-off spring 19. The stroke position in which the tear-off spring is effective is also only controlled by the Length of the separation pin 14 is determined. However, this arrangement shown also offers the possibility of making the stroke position of the armature 5, in which the breakaway spring is effective, adjustable. This can be achieved, for example, in that the bolts 17 and 18 or at least one of them can be connected to the yoke 1 in a displaceably lockable manner. In addition, the separating pin 14 itself can serve as a stop here, which limits the tightening movement of the armature 5 in the direction of the coil core 2.
Such an exact stop is often necessary for counters, as it can be used to determine the exactness of the incrementation of the number rollers.
In Fig. 4 only a coil core 2 is shown.
This coil core could, for example, be part of an electromagnetic device, as shown in FIG. 1, 2 or 3. However, the tear-off spring and the separating pin have been moved into the coil core. In the example shown, this has been achieved in that the coil core 2 has a cutout 21 behind the coil core head 20 and a bore 21 is made in the coil core head 20.
The separating pin 22 is designed similarly to that in FIG. 2, while a compression spring is used as the tear-off spring 24. During assembly, the separating pin 23 only needs to be inserted into the cutout 21 and pushed with its front part through the bore 22 into the coil core head 20. Its rear head rests against stops, so that the end of the separating pin protruding beyond the end face of the coil core head has a precisely determinable length. Then only the tear-off spring 24 needs to be inserted, whereupon the bobbin carrier is placed, which prevents the separating pin 23 and the tear-off spring 24 from sliding out of the cutout 21. The mode of operation of this arrangement corresponds to that described in FIGS. 2 and 3.
For example, shapes other than those shown can also be used as tear-off springs. Likewise, the separating pins and tear-off springs can also act on locations other than those shown. Although reference was primarily made to electromagnetic actuating devices for pulse counters, the invention can of course also be used for other electromagnetic actuating devices.
For example, it also brings considerable improvements to the most varied types of relays.