-
Magnetische Kupplung Die Erfindung betrifft eine magnetische Kupplung
mit durch Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen beeinflußten Schaltorganen
zum Lösen der Kupplung oder zum Auslösen von Signalen.
-
Es sind bereits verschiedene Ausbildungen solcher Kupplungen für die
selbsttätige Auskupplung oder zur Erzeugung einer optischen oder akustischen Signalgebung
benutzt worden, wenn die vorerwähnte Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen
auftritt. Bei den bekanntesten Kupplungen dieser Art wird die Winkelverstellung
der treibenden und getriebenen Welle zur Erzeugung einer Spannung benutzt, deren
Phase und Größe von dieser Verstellung abhängt. Dabei ermöglicht ein geeigneter
Verstärker anschließend die Benutzung dieser Spannung, um den die Spule der Kupplung
speisenden Schalter zu betätigen.
-
Solche Kupplungen erfordern jedoch Zahnräder auf der treibenden und
getriebenen Welle, welche den entsprechenden Teil der Vorrichtung betätigen. Die
Ausbildung derartiger Kupplungen ist kostspielig und benötigt erheblichen Platz.
Die Kupplung gemäß der Erfindung, welche ebenfalls auf das durch Überlastung wirkende
Gleiten anspricht und die sich von den bekannten Vorrichtungen durch große Einfachheit
und kräftigen Aufbau unterscheidet, ist gekennzeichnet durch aus magnetischem Werkstoff
bestehende Betätigungsorgane am treibenden und am getriebenen Teil der Kupplung,
wodurch bei dauernder oder vorübergehender gegenseitiger Annäherung bzw. Gegenüberstellung
infolge Gleitens der Kupplung vom Kupplungsmagnetfluß ein Nebenschluß hergestellt
wird, dessen Magnetfluß oder dessen durch die gegenseitige Bewegung der Betätigungsorgane
beim Gleiten der Kupplung bewirkte Veränderung des Magnetflusses die Schaltvorgänge
auslöst.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kupplung verändert die bei
einem Gleiten auftretende Veränderung des durch den Nebenschluß geleiteten Magnetflusses
eine Zugkraft, welche einen beweglichen, die Steuer- oder Signalstromkreise durch
Kontakte schaltenden Magnetanker verstellt. Dabei kann eine Hilfserregerspule an
dem von den Betätigungsorganen hergestellten abgezweigten Magnetkreis so angeordnet
sein, daß der durch diese Abzweigung gehende Magnetfluß in dem Augenblick verstärkt
wird, an welchem diese Betätigungsorgane einander gegenüberliegen.
-
Im allgemeinen sind zum Massenausgleich der umlaufenden Teile die
Betätigungsorgane symmetrisch an dem treibenden und getriebenen Teil angeordnet,
wobei die Zahl der auf dem treibenden Teil vorgesehenen Betätigungsorgane eine gerade
ist, während die Zahl der auf dem getriebenen Teil vorgesehenen Betätigungsorgane
eine ungerade ist, oder umgekehrt.
-
Mit der Kupplung gemäß der Erfindung können weitere Hilfsvorrichtungen,
wie ein Zeitrelais od. dgl., verbunden sein, die beim Anlassen das durch die Betätigungsorgane
ansprechende Steuer- oder Signalsystem vorübergehend unwirksam machen.
-
Die mit den Betätigungsorganen zusammenwirkende elektrische Schaltung
ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Vorrichtung nur dann arbeiten kann, wenn
wenigstens zwei aufeinanderfolgende Betätigungsorgane infolge des Gleitens der Kupplung
wirksam werden.
-
Die Erfindung ist nachstehend durch Zeichnungen beispielsweise erklärt.
-
Fig. 1 ist ein axialer Längsschnitt einer Kupplung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht von Fig. 1; Fig.3 und 4 sind Skizzen zur Erläuterung
der Arbeitsweise; Fig. 5 zeigt die elektrische Schaltung der Kupplung nach den Fig.
1 bis 4.
-
Die treibende und die getriebene Welle sind mit 1 bzw. 2 bezeichnet.
Der die Erregerspule 4 tragende Körper 3 der Kupplung ist auf der treibenden Welle
1 befestigt, während die getriebene Welle 2 eine Muffe 7 trägt, an welcher durch
Bolzen eine elastische Membran 8 befestigt ist. Die Membran 8 trägt einen Kranz
9 aus magnetischem Werkstoff, welcher sich bei Erregung der über Schleifringe 5
und 6 aus einer nicht dargestellten Stromquelle gespeisten Spule 4
unter
Zwischenschaltung eines Reibungsbelages 10 gegen den Körper 3 legt.
-
Der Kranz 9 weist an dem Rand seiner mittleren Bohrung drei Fortsätze
11a, 11b, 11c auf, welche zum Massenausgleich um 120° gegeneinander versetzt sind.
-
Auf dem gleichen, der Lage der Fortsätze 11a, 11b, 11c entsprechenden
mittleren Halbmesser ist der Körper 3 mit zwei diametral gegenüberliegenden gleitenden
Stangen 12a und 12b versehen, welche in Hülsen 13a, 14a bzw. 13b und 14b gelagert
sind. Jede Stange trägt einen Kopf 15a bzw. 15b, welcher durch eine Feder 16a bzw.
16b gegen den Körper 3 gezogen wird. Diese Stangen 12a, 12b und die Köpfe 15a, 15b
bestehen aus einem magnetischen Werkstoff.
-
An dem dem Kopf 15a bzw. 15b abgewandten Ende trägt oder betätigt
jede Stange 12a bzw. 12b einen beweglichen Kontakt 17a bzw. 17b, welcher mit einem
festen Kontakt 18a bzw. 18b zusammenwirken kann. Der Kontakt 18a ist mit einem Schleifring
19 und der Kontakt 18b mit einem Schleifring 20 verbunden, während die beweglichen
Kontakte 17a und 17b beide mit einem der Schleifringe zur Speisung der Erregerspule
verbunden sind, im vorliegenden Fall mit dem Ring 6. Fig. 5 zeigt das vollständige
elektrische Schaltbild. Die Erregerspule 4 der Kupplung kann über die Schleifringe
5 und 6 von einem Netz 21a, 21b aus durch einen geschlossenen Selbstschalter 22
gespeist werden, dessen Betätigungsspule 23 in der üblichen Weise durch einen Knopf
»Ein« 24 und durch einen Knopf »Aus« 25 ein- oder ausgeschaltet werden kann.
-
Der Selbstschalter 22 wird durch eine Selbsthaltespule 23 in der eingeschalteten
Stellung gehalten, deren Stromkreis jedoch nur geschlossen ist, wenn wenigstens
einer der Kontakte 27, 29, 31 geschlossen ist.
-
Der Kontakt 27 gehört zu einem Zeitrelais 28, welches zu der Betätigungsspule
23 des Selbstschalters 22 parallel geschaltet ist. Infolgedessen schließt sich der
Kontakt 27, wenn man auf den Knopf »Ein« 24 drückt, und öffnet sich nach einer Zeit,
welche von der Einstellung des Relais abhängt.
-
Die Kontakte 29 und 31 werden durch Relais 30 bzw. 32 betätigt, welche
gleichfalls zu der Betätigungsspule 23 des Selbstschalters 22 parallel geschaltet
sind. Die Relais 30 und 32 weisen Selbsthaltekontakte 33 bzw. 34 auf, deren Stromkreise
sich über die Schleifringe 20 bzw. 19 und die von den gleitenden Stangen 12b und
12a betätigten Kontakte 17b, 18b bzw. 17a, 18a schließen.
-
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn bei einer gegenseitigen
Verstellung des Körpers 3 und des Kranzes 9 einer der Fortsätze 11a, 11b 11c vor
einen der Köpfe 15a und 15b kommt, wie es z. B. in Fig. 1 für den Fortsatz 11b und
den Kopf 15b dargestellt ist, schließt sich ein Teil des von der Erregerspule 4
erzeugten Magnetflusses über den Fortsatz, den gegenüberliegenden Kopf und die den
Kopf tragende entsprechende Stange. Dieser abgeleitete Fluß erzeugt eine Anziehungskraft
zwischen dem Fortsatz und dem gegenüberliegenden Kopf. Da die Stange, in dem in
Fig. 1 dargestellten Fall die Stange 12b, gleitend gelagert ist, wird der betreffende
Kopf entgegen seiner Rückholfeder von dem gegenüberliegenden Fortsatz angezogen.
Diese Verstellung der Stange bewirkt das Öffnen der von ihrem dem Kopf abgewandten
Ende betätigten Kontakte. So hat in Fig. 1 die Anziehung der Stange 12b von dem
Fort-Satz 11b das Öffnen der Kontakte 17b, 18b bewirkt. Da diese Kontakte in dem
Stromkreis des Haltekontaktes 33 des Relais 30 liegen, fällt dieses ab.
-
Nach dieser Erläuterung der grundsätzlichen Arbeitsweise der Vorrichtung
nach der Erfindung soll jetzt die Arbeitsweise derselben genauer untersucht werden.
-
In der Ruhestellung, d. h. wenn die Kupplung ausgekuppelt ist, dreht
sich die treibende Welle 1, während die getriebene Welle 2 stillsteht. Die Relais
befinden sich in den, in Fig. 5 dargestellten Stellungen. Zum Einkuppeln der Kupplung
drückt man auf den Knopf 24, wodurch die Betätigungsspule 23 des Selbstschalters
22 sowie die Spulen der Relais 28, 30, 32, welche zu der Betätigungsspule 23 parallel
geschaltet sind, gespeist werden.
-
Infolgedessen schließen alle Relais und der Selbstschalter 22 ihre
Kontakte und halten sich infolge der Selbsthaltekontakte 33, 34 und 36 in der eingeschalteten
Stellung, wenn der Knopf 24 losgelassen wird. Das Zeitrelais 28 hat keinen Haltekontakt,
sondern öffnet seinen Kontakt 27 nach einer bestimmten Zeit, wie weiter unten ausgeführt
ist.
-
Die Schließung des Selbstschalters 22 bewirkt die Speisung der Erregerspule
4 der Kupplung aus dem Netz 21a, 21b über die Schleifringe 5, 6, so daß der Anker
9 gegen den Körper 3 gezogen wird, wodurch die treibende Welle 1 und die getriebene
Welle 2 auf Drehung fest miteinander verbunden werden. Da jedoch die getriebene
Welle 2 die Geschwindigkeit der treibenden Welle 1 nur allmählich erreicht, gleitet
die Kupplung während des Anlassens. Während dieses Gleitens laufen Fortsätze 11a,
11b, 11c vor den Köpfen 15a und 15b vorbei, welche dann vorübergehend von dem vorbeigehenden
Fortsatz angezogen werden, wodurch das Öffnen der entsprechenden Kontakte 17a, 18a
oder 17b, 18b auf die oben beschriebene Weise erfolgt.
-
Solange jedoch das Zeitrelais 28 seinen Kontakt 27 geschlossen hält,
bewirkt das Öffnen der Kontakte 17a, 18a und 17b, 18b nicht das Abfallen der Relais
30 und 32, welche durch den Leiter a den Kontakt 27 des Zeitrelais 28, den Haltekontakt
26 des Selbstschalters 22, den Leiter b und den Knopf »Aus« 25 sowie den Leiter
c gespeist bleiben.
-
Am Ende der Anlaßperiode dreht sich die getriebene Welle mit derselben
Geschwindigkeit wie die treibende Welle. Die Fortsätze 11a, 11b, 11c und die Köpfe
15a, 15b nehmen dann feste gegenseitige Stellungen ein. Diese festen gegenseitigen
Stellungen bei geschlossener Kupplung können so liegen, daß kein Kopf 15a und 15b
einem Fortsatz 11a, 11b, 11c gegenüberliegt. In diesem Falle wird kein beweglicher
Kopf betätigt, und die Kontakte 17a, 18a und 17b, 18b bleiben geschlossen. Die gegenseitigen
Stellungen bei geschlossener Kupplung können jedoch auch so liegen, daß einer der
Köpfe 15a und 15b gegenüber einem Fortsatz 11a, 11b, 11c stehenbleibt, so daß er
gegen diesen gezogen wird, was die Öffnung der entsprechenden Kontakte 17a, 1811
oder 17b, 18b zur Folge hat. Da jedoch erfindungsgemäß die Zahl der beweglichen
Köpfe eine ungerade Zahl ist, während die Zahl der Fortsätze eine gerade Zahl ist,
und da ferner diese Teile gleichmäßig um die treibende und getriebene Welle herum
verteilt sind, können die beiden Köpfe 15a und 15b nicht gleichzeitig vor einem
der Fortsätze 11a, 1111 11c stehenbleiben, so daß wenigstens einer
der Kontaktsätze 17a, 18a und 17b, 18b geschlossen bleibt.
-
Nach einer der Anlaßzeit entsprechenden Zeit fällt das Zeitrelais
28 durch Öffnen seines Kontaktes 28a
ab, was das Öffnen des Kontaktes
27 bewirkt. Das Öffnen dieses Kontaktes 27 bewirkt das Abfallen des Relais 30 oder
32, dessen Kontakte durch das Anhalten des entsprechenden beweglichen Kopfes vor
einem der mit der getriebenen Welle fest verbundenen Fortsätze geöffnet wurden.
Wie jedoch oben ausgeführt, können die Kontakte der beiden Relais bei geschlossener
Kupplung nicht gleichzeitig unterbrochen werden.
-
Infolgedessen bleibt die Spule 23 des Selbstschalters 22 durch den
Leiter a, den Kontakt 29 oder 31 des haftengebliebenen Relais, den Selbsthaltekontakt
26, den Leiter b und den Knopf »Aus« 25 sowie den Leiter d gespeist.
-
Wenn die Kupplung infolge einer Überbelastung ins Gleiten kommt, laufen
die Köpfe 15a und 15b nacheinander vor den Fortsätzen 11a, 11b 11c vorbei Bei jedem
Vorbeigang eines Kopfes vor einem Fortsatz wird der Kopf angezogen, was das Öffnen
der entsprechenden Kontakte 17a, 18a oder 17b, 18b und somit das Abfallen des entsprechenden
Relais 30 oder 32 bewirkt. Bei dieser Gleitbewegung fallen also die Relais 30 und
32 infolge des Vorbeigangs der beweglichen Köpfe vor den mit der getriebenen Welle
fest verbundenen Fortsätzen ab. Wenn jedoch die beiden Relais 30 und 32 abgefallen
sind und die Kontakte 29 und 31 geöffnet haben, ist die Spule 23 des Selbstschalters
22 nicht mehr gespeist, wodurch das Öffnen des Selbstschalters und somit die Unterbrechung
der Erregerspule 4 der Kupplung erfolgt, was das Auskuppeln zur Folge hat.
-
Bei dem oben beschriebenen Beispiel erfolgt das Anziehen der beweglichen
Köpfe 15a, 15b durch die Fortsätze 11a, 11b, 11c durch einen Bruchteil des von der
Spule 4 erzeugten Arbeitsflusses, welcher durch den Fortsatz und den betreffenden
beweglichen Kopf abgeleitet wird. Die Betriebssicherheit kann noch dadurch verstärkt
werden, daß eine in Fig. 1 gestrichelt angegebene Hilfsspule 35 benutzt wird, welche
jedem beweglichen Kopf zugeordnet ist und im Nebenschluß zu der Hauptspule ,4 liegt.
Diese Spulen 35 sollen einen von dem Arheitsfluß der Kupplung unabhängigen Fluß
erzeugen, welcher sich über den betreffenden Kopf und einen ihm gegenüber kommenden
Fortsatz schließen kann, wodurch der das Anziehen der beweglichen Köpfe bewirkende
abgezweigte Fluß verstärkt wird.
-
Die oben beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform
ist nur beispielshalber angegeben. Es kann die Vorrichtung, anstatt die Speisung
der Kupplung zu unterbrechen, auch ein hörbares oder sichtbares Warnsignal betätigen.
Ferner brauchen die beweglichen Köpfe nicht unbedingt auf der treibenden Welle und
die Fortsätze auf der getriebenen Welle angeordnet zu sein, sondern man kann auch
die umgekehrte Anordnung wählen. Bei dem dargestellten Beispiel bewirkt das Ansprechen
der beweglichen Köpfe das Öffnen von Kontakten. Das Schaltbild kann jedoch auch
so ausgebildet werden, daß die Vorrichtung arbeitet, wenn die beweglichen Köpfe
das Schließen von Kontakten bewirken. Die Empfindlichkeit der Anordnung kann durch
eine Vergrößerung der Zahl der beweglichen Köpfe und der Fortsätze erhöht werden.