DE1055086B - Speed or frequency dependent electrical switch - Google Patents
Speed or frequency dependent electrical switchInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, der von der Drehzahl oder der mechanischen Schwingungsfrequenz abhängig ist. Ein solcher Schalter kann dazu dienen, bei Änderungen im Bewegungszustand einer Maschine oder in der Bewegung eines zu behandelnden Materials eine Anzeige zu bewirken oder zweckmäßige Regelungs- oder Schalthandlungen, z. B. Anlaufen eines Servomotors, Abstellung der Maschinerie od. dgl., einzuleiten.The invention relates to an electrical switch that depends on the speed or the mechanical oscillation frequency is dependent. Such a switch can be used to respond to changes in the state of motion a machine or in the movement of a material to be treated or appropriate control or switching actions, e.g. B. Starting a servo motor, turning off the Machinery or the like. To initiate.
Die meisten zu diesem Zwecke verwendeten Kontaktvorrichtungen sind dazu eingerichtet, durch Zentrifugalkraftwirkung geschlossen oder geöffnet zu werden,. Eine derartige Kontaktvorrichtung hat aber den Nachteil, daß sie mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit arbeiten muß, und ist daher nicht dazu verwendbar, Arbeitsvorgänge, wo kleine Geschwindigkeiten benutzt werden, zu überwachen. Weiter kann eine Kontaktvorrichtung mit Zentrifugalkontakten, z. B. in der Form eines umlaufenden Quecksilberschalters, nicht zuverlässig arbeiten, wenn sie der Wirkung äußerer Trägheitskräfte ausgesetzt wird, z. B. dadurch, daß sie an einem umlaufenden Maschinenteil exzentrisch angebracht wird. Zentrifugalkontakte können auch eine unsichere Kontaktbildung bewirken.Most of the contact devices used for this purpose are designed to pass through Centrifugal force action to be closed or opened. However, such a contact device has the disadvantage that it has to operate at a relatively high speed, and is therefore not can be used to monitor operations where low speeds are used. Furthermore, a contact device with centrifugal contacts, e.g. B. in the form of a circumferential Mercury switch, do not work reliably when exposed to the action of external inertial forces will, e.g. B. in that it is attached eccentrically to a rotating machine part. Centrifugal contacts can also cause unsafe contact.
Daher wurde bereits vorgeschlagen, einen Schalter für den genannten Zweck mit einem Paar von in einem gemeinsamen Stromweg liegenden Kontaktorganen auszurüsten, die abwechselnd durch eine von dem Antriebsglied des Schalters angetriebene Betätigungseinrichtung stoßartig entgegen einer Gegenkraft bewegt werden, deren Wirlcung jeweils nach Aufhören des Betätigungsstoßes durch Dämpfervorrichtungen gehemmt ist.Therefore, it has already been proposed to use a switch for the above purpose with a pair of in to equip a common current path lying contact organs, which alternately by one of the actuating device driven by the drive element of the switch in an abrupt manner against a counterforce are moved, the effect of which in each case after cessation of the actuation shock by damper devices is inhibited.
Nach diesem älteren Vorschlag war es nötig, die beiden Kontaktorgane mit gesonderten ruhenden Gegenkontakten zusammenwirken zu lassen, wobei das auf die Kontaktorgane wirkende Betätigungsglied als dritter Teil der Gesamtanordnung räumlich und mechanisch von den Kontaktstellen abgesondert blieb.According to this older proposal it was necessary to have the two contact organs with separate dormant To let counter-contacts cooperate, with the actuator acting on the contact organs as the third part of the overall arrangement spatially and mechanically separated from the contact points stayed.
Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß das Betätigungsglied die Kontaktorgane durch unmittelbare Berührung und so mit diesen bei Stillstand und bis zu einer bestimmten Dreh- bzw. Schwingfrequenz des Antriebgliedes eine leitende Kontaktbrücke bildet.The main feature of the invention is that the actuator is the Contact organs through direct contact and so with these at standstill and up to a certain one The frequency of rotation or oscillation of the drive element forms a conductive contact bridge.
Dadurch kann das Betätigungsglied samt den federbelasteten Kontaktorganen in einer einzigen mit dem Bremsfluidum gefüllten Kapsel untergebracht werden. Der Aufbau wird sehr einfach. Die Kontaktstellen sind staubsicher abgedichtet, ohne daß für die Übertragung der Bewegung auf die Kontakte abgedichtete Durchführungsstellen oder Membranen nötig sind.This allows the actuator together with the spring-loaded contact elements in a single with the Brake fluid can be accommodated in the filled capsule. The construction becomes very simple. The contact points are sealed dustproof without being sealed for the transmission of movement to the contacts Feed-through points or membranes are necessary.
3030th
Drehzahl- oder frequenzabhängiger
elektrischer SchalterSpeed or frequency dependent
electrical switch
Anmelder:
Ola Heggen, OsloApplicant:
Ola Heggen, Oslo
Vertreter: Dipl.-Ing. F. Thieleke, Patentanwalt,
Braunschweig, Wendentorwall 1 aRepresentative: Dipl.-Ing. F. Thieleke, patent attorney,
Braunschweig, Wendentorwall 1 a
Ola Heggen, Oslo,
ist als Erfinder genannt wordenOla Heggen, Oslo,
has been named as the inventor
Dieselben Federn, die der Bremswirkung entgegenwirken, erzeugen auch den Kontaktdruck.The same springs that counteract the braking effect also generate the contact pressure.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervorgehen.Further features of the invention will become apparent from the following description with reference to FIG Drawing emerge.
Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt von einer Ausführungsform der Kontaktvorrichtung nach der Linie I-I in Fig. 2;Fig. 1 shows an axial section of an embodiment of the contact device according to the Line I-I in Figure 2;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt derselben nach der Linie II-IT in Fig. 1, undFig. 2 shows a cross section of the same along the line II-IT in Fig. 1, and
Fig. 3 ist eine Prinzipskizze für ein Anwendungsbeispiel. Fig. 3 is a schematic diagram for an application example.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 bildet ein zylindrisches Gehäuse 2 aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit einem Schraubdeckel 3 zusammen eine geschlossene Kammer 1. In dieser ist eine an einer Welle 5 befestigte, elektrisch leitende Kontaktbrücke 4 drehbar gelagert, die als eine Nockenscheibe mit in zweckmäßiger Weise gekrümmter Umfangsfläche ausgebildet ist. In dem dargestellten Fall hat die Nockenscheibe die Form eines exzentrischen Zylinders. Der Deckel 3 ist topfförmig ausgeführt und besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Isolierstoff oder Messing.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a cylindrical housing 2 made of electrically insulating material and a screw cap 3 together form a closed chamber 1. In this an electrically conductive contact bridge 4 attached to a shaft 5 is rotatably mounted, which acts as a cam disk is formed in an expedient manner curved circumferential surface. In the case shown, the cam disk has the shape of an eccentric cylinder. The cover 3 is pot-shaped and consists of a non-magnetic material, for example insulating material or brass.
Die Welle 5 ist in einem mittig in der Stirnwand des Gehäuses 2 eingesetzten Lagerstück 6 sowie in dem Deckel 3 bzw. in einem darin eingesetzten Lagerstück derart gelagert, daß sie nicht aus der Kammer 1 ausragt. Hierdurch kann die mit einem Bremsmittel, zweckmäßig Öl oder einer anderen Flüssigkeit, gefüllte Kammer ganz dicht ausgeführt werden, so daß keine Leckage eintreten kann. Die Welle 5 ist mit der eigentlichen Antriebswelle 13 mittels einer magnetischen Transmission 11, 12 gekuppelt. Diese Antriebswelle ist in einer Lagerbuchse 14 an einem z. B. im Preßgußverfahren hergestellten Gehäuse 15 gelagert, das außerhalb des Deckels 3 mitThe shaft 5 is mounted in a bearing piece 6 inserted centrally in the end wall of the housing 2 and in the cover 3 or in a bearing piece inserted therein in such a way that it does not protrude from the chamber 1. As a result, the chamber filled with a braking agent, expediently oil or another liquid, can be made very tight so that no leakage can occur. The shaft 5 is coupled to the actual drive shaft 13 by means of a magnetic transmission 11, 12. This drive shaft is in a bearing bush 14 on a z. B. housed in the diecasting process housing 15 , the outside of the cover 3 with
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dem Gehäuse 2 verschraubt ist. Die magnetische Transmission besteht aus einem U-förmig gebogenen Permanentmagneten 12, der im Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 15 und dem Deckel 3 angebracht und an dem in diesen Zwischenraum einragenden Endteil der Welle 13 befestigt ist. Die freien Polschenkel des Magneten erstrecken sich, wie ersichtlich, außerhalb des Mantelteiles des topfförmigen Deckels 3 und können um diesen herum rotieren. Innerhalb des Deckels ist ein permanenter Stabmagnet 11 vorgesehen, der an der Welle 5 befestigt ist. Bei der Rotation der Welle 13 wird der Stabmagnet 11 vom Magneten 12 mitgenommen, der dadurch die Welle 5 und die Kontaktbrücke 4 in Rotation versetzt, und zwar mit der gleichen Drehzahl wie derjenigen der Welle 13. the housing 2 is screwed. The magnetic transmission consists of a U- shaped curved permanent magnet 12 which is mounted in the space between the housing 15 and the cover 3 and is attached to the end part of the shaft 13 protruding into this space. As can be seen, the free pole limbs of the magnet extend outside the casing part of the pot-shaped cover 3 and can rotate around it. A permanent bar magnet 11 , which is attached to the shaft 5 , is provided inside the cover. When the shaft 13 rotates, the bar magnet 11 is carried along by the magnet 12 , which thereby sets the shaft 5 and the contact bridge 4 in rotation, specifically at the same speed as that of the shaft 13.
In Bohrungen im Mantelteil des Gehäuses 2 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Metallluichsen 7 eingesetzt, die mit ihrem inneren, offenen Ende ein wenig in die Kammer 1 einragen und an ihrem äußeren Ende geschlossen sind. In jeder Buchse ist ein Kontaktorgan verschiebbar angebracht, welches die Form einer AIetallkugel 8 haben kann und von einer in der Buchse vorgesehenen Druckfeder 9 zur Kontaktbrücke wird. In Fig. 1 und 2 nimmt die obere Kugel eine solche Kontaktlage ein, während die untere Kugel aus den nachstehend angeführten Gründen die Kontaktbrücke nicht berührt, wenn diese die dargestellte Lage einnimmt.Two diametrically opposed metal lugs 7 are inserted into bores in the casing part of the housing 2 , the inner, open end of which protrudes a little into the chamber 1 and is closed at its outer end. In each socket, a contact element is slidably attached, which can have the shape of an aluminum ball 8 and which is turned into a contact bridge by a compression spring 9 provided in the socket. In Fig. 1 and 2, the upper ball assumes such a contact position, while the lower ball does not touch the contact bridge for the reasons given below when it assumes the position shown.
Die Kugeln 8 haben einen nur wenig kleineren Durchmesser als der Hohlraum der Buchsen 7, so daß zwischen den Kugeln und der Buchsenwand noch ein gewisser Spielraum besteht. Wenn die Kugeln in den Buchsen verschoben werden, wird ein Teil des in der Kammer 1 und den Buchsen eingeschlossenen Bremsmittels wegen der entstehenden Saug- und Verdrängungswirkung gezwungen, durch den Spielraum hindurchzuströmen. Hierdurch entsteht eine Bremswirkung, deren Größe von der Größe des Spielraums und der Art des Fluidums abhängig ist. Wenn eine Kugel nicht gegen den Nocken 4 anliegt und ihre Feder sie radial einwärts verschiebt, wird ihre Bewegung demgemäß verzögert werden, was für die Wirkungs weise des Schalters von entscheidender Bedeutung ist.The balls 8 have an only slightly smaller diameter than the cavity of the sockets 7, so that there is still a certain amount of clearance between the balls and the socket wall. When the balls are displaced in the sockets, part of the braking means enclosed in the chamber 1 and the sockets is forced to flow through the clearance due to the resulting suction and displacement effect. This creates a braking effect, the size of which depends on the size of the clearance and the type of fluid. If a ball does not abut against the cam 4 and its spring moves it radially inward, its movement will be delayed accordingly, which is crucial for the effect of the switch.
Die Kontaktkugeln 8 werden durch außen angeordnete Anschlußklemmen in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet, indem die Buchsen 7 durch das Gehäuse 1 hindurchgeführt und außen mit Klemmschrauben ausgebildet sind, welche Muttern 10 tragen, wodurch die Kugeln 8, die beim Aufhören der Rotation leitend von der Kontaktbrücke 4 verbunden werden sollen, im Stromkreis in Reihe geschaltet sind.The contact balls 8 are switched on by externally arranged connection terminals in an electrical circuit by the bushes 7 guided through the housing 1 and are externally provided with clamping screws which carry nuts 10, whereby the balls 8, the conductive upon cessation of the rotation of the contact bridge 4 are to be connected, are connected in series in the circuit.
Der Schalter arbeitet in der folgenden Weise: Wenn die Kontaktbrücke 4 rotiert, wird sie bei jeder halben Umdrehung mit wechselweise der einen und der anderen Kontaktkugel 8 in Kontaktberührung kommen und dadurch der Kugel einen nach außen gerichteten mechanischen Impuls erteilen, so daß die Kugeln unter Überwindung der Federwirkung und der Bremskraft wechselweise in den Buchsen nach außen geschoben werden. Wenn eine Kugel einen Impuls erhalten hat, wird sie anschließend von ihrer Feder wieder auf die Kontaktbrücke zu verschoben, aber da diese Verschiebung wegen der Bremswirkung verzögert wird, kann die Kugel die Berührung mit der Kontaktfläche der Kontaktbrücke nicht aufrechterhalten, sondern kommt erst dann mit dieser in Berührung, wenn sich die Brücke um mehr als eineThe switch works in the following way: When the contact bridge 4 rotates, it will come into contact with alternately one and the other contact ball 8 at every half turn and thereby give the ball an outward mechanical impulse, so that the balls are overcome the spring action and the braking force are alternately pushed outwards in the sockets. When a ball has received an impulse, it is then moved back towards the contact bridge by its spring, but since this movement is delayed due to the braking effect, the ball cannot maintain contact with the contact surface of the contact bridge, but only then comes with it in touch when the bridge is more than one
halbe Umdrehung gedreht hat und der Kugel den nächsten nach außen gerichteten Impuls erteilt. Die andere Kugel wird sich mit einer Phasenverschiebung von 180° entsprechend verhalten. In Fig. 1 und 2 ist eine Lage der Kontaktbrücke 4 gezeigt, in der die obere Kugel 8 ganz in die Buchse eingeschoben ist und mit der Kontaktbrücke in kontaktbildender Berührung steht, während die untere Kugel infolge eines vorhergehenden mechanischen Impulses sich in verzögerter Bewegung auf die Kontaktbrücke zu befindet, ohne mit derselben in Berührung gekommen zu sein. Die Kugeln 8 werden somit nie gleichzeitig mit der Kontaktbrücke 4 Kontakt bilden können, solange diese mit einer Drehzahl oberhalb eines gewissen Mindestwertes rotiert, der sehr niedrig sein kann, und der Stromkreis wird daher während der Rotation ganz unterbrochen sein. Wenn aber die Rotation aus irgendeinem Grunde aufhört, werden nach einer gewissen Zeit, die von der Größe der Bremswirkung abhängig ist, beide Kugeln mit der Kontaktbrücke in Berührung kommen, wodurch der Überwachungskreis geschlossen wird.half a turn and the ball gives the next outward impulse. The other sphere will behave accordingly with a phase shift of 180 °. In Fig. 1 and 2 a position of the contact bridge 4 is shown in which the upper ball 8 is fully inserted into the socket and is in contact with the contact bridge in contact, while the lower ball due to a previous mechanical impulse is in delayed movement on the Contact bridge is located without having come into contact with the same. The balls 8 will thus never be able to form contact simultaneously with the contact bridge 4 as long as it rotates at a speed above a certain minimum value, which can be very low, and the circuit will therefore be completely interrupted during the rotation. But if the rotation stops for whatever reason, after a certain time, which depends on the size of the braking effect, both balls will come into contact with the contact bridge, thereby closing the monitoring circuit.
Als Bremsmittel in der Kammer 1 und den Buchsen 7 kann, wie erwähnt, zweckmäßig Öl benutzt werden. Hierdurch wird erzielt, daß die beweglichen Teile stets geschmiert werden und daß eine Oxydation der Kontakte verhindert wird. Außerdem wird die Größe des Spielraums zwischen den Kontaktkugeln und den Buchsenwänden und die dadurch verursachte Bremswirkung weniger kritisch, als wenn die Kammer mit Luft gefüllt wäre. Außer dem genannten Spielraum ist die Viskosität des Öls für die Größe der Bremswirkung maßgebend. Bei Anwendung eines dicken Öls wird eine starke Bremswirkung erzielt, und der Schalter kann dann eine sichere Unterbrechung bei sehr kleiner Drehzahl der Kontaktbrücke 4 aufrechterhalten, was oft von Bedeutung ist. Dies wird die Zeit verlängern, welche die Kugeln brauchen, um nach Aufhören der Rotation Kontakt zu bilden.As mentioned, oil can expediently be used as the braking means in the chamber 1 and the bushings 7. This ensures that the moving parts are always lubricated and that oxidation of the contacts is prevented. In addition, the size of the clearance between the contact balls and the socket walls and the braking effect caused thereby becomes less critical than if the chamber were filled with air. In addition to the range mentioned, the viscosity of the oil is decisive for the size of the braking effect. When using a thick oil, a strong braking effect is achieved, and the switch can then maintain a reliable interruption at a very low speed of the contact bridge 4 , which is often important. This will increase the time it takes for the balls to make contact after they stop rotating.
Bei Anwendung von dünnem Öl wird eine größere Drehzahl erforderlich, um eine sichere Unterbrechung zu erzielen, während die genannte Zeit bis zur Kontaktbildung verkleinert wird. Die Bremswirkung kann auch durch Regelung der Spannung der Federn 9 geändert werden.When using thin oil, a higher speed is required in order to achieve a reliable interruption, while the stated time until contact is formed is reduced. The braking effect can also be changed by regulating the tension of the springs 9 .
Da die beiden Kontaktkugeln in Reihe geschaltet sind und während der genügend schnellen Rotation nie gleichzeitig Kontakt bilden können, wird stets eine dauernde Unterbrechung ohne Wackelkontakt erzielt, ohne daß bei irgendeiner Drehzahl diese Unterbrechung von Trägheitskräften beeinflußt wird. Man kann daher bei Bedarf auch den Schalter an einem rotierenden Maschinenteil anbringen, ohne daß seine Wirkungsweise unsicher wird. Er braucht ein Minimum an Besichtigung, und da die Kontakte dicht gekapselt sind, kann er an Stellen angebracht werden, wo Explosionsgefahr vorliegt oder eine aggressive Atmosphäre, Staubansammlung od. dgl. vorkommt.Because the two contact balls are connected in series and during the sufficiently fast rotation can never make contact at the same time, there will always be a permanent interruption without loose contact achieved without this interruption is influenced by inertial forces at any speed. You can therefore attach the switch to a rotating machine part, if necessary, without its mode of operation becomes uncertain. He needs a minimum of viewing, and because the contacts are tight encapsulated, it can be placed in places where there is a risk of explosion or aggressive Atmosphere, dust accumulation or the like. Occurs.
welche die Kontakte beschädigen kann. Dabei braucht der Schalter nur ganz kleine Kräfte, um zur Wirkung zu kommen, und arbeitet mit hoher Sicherheit.which can damage the contacts. The switch only needs very small forces to be effective to come and works with high security.
Man wird einsehen, daß der Schalter bei einor symmetrischen Ausbildung des Nockenorgans wie die
dargestellte bei beiden Umlaufrichtungen gleich gut arbeitet. Er wird auch arbeiten können, wenn die
Kontaktbrücke eine hin- und hergehende Rotation mit einem Drehwinkel von annähernd 180° ausführt.
Obwohl der erfindungsgemäße Schalter im vorhergehenden in einer zweckmäßigen AusführungsforniIt will be seen that the switch works equally well with a symmetrical design of the cam member like the one shown in both directions of rotation. It will also be able to work when the contact bridge performs a reciprocating rotation with an angle of rotation of approximately 180 °.
Although the switch according to the invention in the foregoing in an expedient embodiment
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEH24886A DE1055086B (en) | 1955-09-06 | 1955-09-06 | Speed or frequency dependent electrical switch |
Applications Claiming Priority (2)
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DEH24886A DE1055086B (en) | 1955-09-06 | 1955-09-06 | Speed or frequency dependent electrical switch |
GB2615655A GB773641A (en) | 1955-09-13 | 1955-09-13 | Electric switching device responsive to the rotational or oscillatory motion of a member |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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