DE1079200B

DE1079200B - Vorrichtung zur stufenweisen Bewegung eines Betaetigungsorgans mittels mindestens eines Vorschub-elektromagneten

Info

Publication number: DE1079200B
Application number: DEM28565A
Authority: DE
Inventors: Josef Schiebl
Original assignee: MAGNETSCHULTZ SPEZIALFABRIK FU
Current assignee: MAGNETSCHULTZ SPEZIALFABRIK FU
Priority date: 1955-10-22
Filing date: 1955-10-22
Publication date: 1960-04-07

Description

Vorrichtung zur stufenweisen Bewegung eines Betätigungsorgans mittels mindestens eines Vorschubelektromagneten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stufenweisen Bewegung eines Betätigungsorgans mittels mindestens eines Vorschubelektromagneten, dessen Anker mit mechanischen Kupplungsgliedern versehen ist, die während seines Hubes automatisch die Kupplung mit dem in Hubrichtung bewegbaren Betätigungsorgan und damit dessen Mitnahme bewirken.
Derartige Vorrichtungen, die z. B. zum schrittweisen Antrieb bei Röntgengeräten verwendet werden, sind bereits bekannt. Sie besitzen im allgemeinen den Nachteil, daß das Betätigungsorgan während der Zeit zwischen den Bewegungsstufen nicht in seiner Lage arretiert ist, so daß es der Gefahr einer unkontrollierbaren Hin- und Herbewegung ausgesetzt ist. Aus diesem Grunde sind die bekannten Vorrichtungen nicht unabhängig von ihrer Lage bzw. Aufstellung.
Da ferner die Hübe der Betätigungsorgane bei diesen bekannten Einrichtungen weder synchron mit der Schwingung der Schwinganker übereinstimmen, noch zwangläufig eine stets gleiche Länge besitzen, können bei diesen außerdem die in den einzelnen Stufen erzielbaren Bewegungslängen nicht kontrolliert und vorausbestimmt werden. Dies ist ein erheblicher Nachteil, da heute in der Industrie vielfache Bewegungsvorgänge in verschiedenen, stets gleich langen Bewegungsstufen durchzuführen sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein weiterer mit dem bzw. den Vorschubmagneten gleichzeitig erregbarer Verriegelungseleldromagnet vorgesehen ist, der ausschließlich zum lageunabhängigen, unbeweglichen Festhalten des Betätigungsorgans während der Zeit zwischen dessen Bewegungsstufen dient und dessen Verriegelungsglieder derart durch seinen Anker bewegbar sind, daß diese den feststehenden Teil des Verriegelungsmagneten in dessen nicht erregtem Zustand mit dem Betätigungsorgan kuppeln und im erregten Zustand entkuppeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt vor allem den Vorteil, daß sie eine besonders einfache Schaltung des oder der Steuerstromkreise ermöglicht und außerdem unabhängig von ihrer Anordnung bzw. Lage jederzeit sicher funktioniert. Auch ist sie zur Hin- und Rückbewegung des Betätigungsorgans geeignet, wobei lediglich zwei Vorschubmagneten erforderlich sind, die in verschiedenen Richtungen arbeiten.
Zweckmäßig sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Elektromagneten derart geschaltet und ausgebildet, daß beim Einschalten des Stromimpulses die Kupplung des Vorschubankers mit dem Betätigungsorgan und dessen Entriegelung vom Verriegelungsanker erfolgt und beim Ausschalten des Stromimpulses nach einem eine Bewegungsstufe darstellenden Vorschub des Betätigungsorgans dessen Entkuppelung und Verriegelung vorgenommen wird.
Zwar ist bereits eine Schrittschalteinrichtung bekanntgeworden, welche zwei Vorschubmagneten besitzt, die bei Ausschalten der Spule wieder in die Bereitschaftsstellung zurückgenommen werden. Diese beiden Vorschubmagneten dienen jedoch dazu, durch wechselweises Anziehen und Abfallen in unmittelbarer Folge das Betätigungsorgan gleichmäßig oder etwa gleichmäßig zu bewegen. Sobald der eine Vorschubmagnet mit dem Betätigungsorgan in Eingriff kommt und dieses zu transportieren beginnt, bewegt sich der andere in seine Ausgangsstellung zurück, um von dort die Weiterbewegung des Betätigungsorgans zu veran-Iassen. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht jedoch nicht, das Betätigungsorgan stufenweise über verschieden große Hubstrecken zu bewegen und in beliebigen Hubhöhen festzuhalten. Ziel der Erfindung ist daher eine Vorrichtung, bei welcher eine derartige Bewegung möglich ist und die außerdem eine von der Lage der Vorrichtung unabhängige Verriegelung des Betätigungsorgans während der Zeit gewährleistet, in welcher das Organ nicht bewegt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Be-. tätigungsorgan vorzugsweise mit zahlreichen nebeneinanderliegenden Aussparungen versehen und jeder Magnetanker mit je einem oder mehreren Sperrkörpern ausgestattet, welche durch mit den Ankern verbundene und relativ zu den- Sperrkörpern verschiebbare Verriegelungselemente in die Aussparungen des Betätigungsorgans einschiebbar und in dieser Lage gegen rückläufige Bewegung verriegelbar sind. Der Abstand zwischen den Aussparungen des Betätilgungsorgans ist der Hubhöhe des bzw. der Vorschubmagneten angepaßt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
Fig. t zeigt die Ausbildung der Vorrichtung mit einem bzw. zwei Vorschubdektrnmagneten im vertikalen Axialschnitt, wobei das Betätigungsorgan mit dem Anker des Verriegelungsmagneten zur Sicherung ihrer Hublage verriegelt ist; Fig. 2 zeigt die Vorrichtung im selben Schnitt, wobei die Mittelachse des Betätigungsorgans die Schnittlinie für die Darstellung zweier verschiedener Arbeitsgänge bildet. Die links von der Schnittlinie dargestellte Vorrichtungshälfte veranschaulicht den Beginn des Vorschubs bei mit dem Yorschubanker und dem Verriegelungsanker gekuppelten Betätigungsorgan.
Die rechte Vorrichtungshälfte zeigt die Endlage bei vollendetem Teilhub.
Innerhalb der beiden Anker 5 und 6 der miteinander fest verbundenen Vorschub- und Verriegelungselektromagneten 1 und 2 ist das mit zahlreichen Aussparungen 3 versehene, in Form einer Stange ausgebildete Betätigungsorgan 4 längsverschiebbar angeordnet.
Diese Betätigungsstange wird durch ebenfalls innerhalb der Anker 5 und 6 angeordnete ringförmig ausgebildete Hülsen 7 und 8 geführt. Die Hülsen besitzen je eine oder mehrere Aussparungen 9 und 10, welche zur Lagerung der kugelförmigen Sperrkörper 11 und 12 dienen. Diese Sperrkörper sind derart ausgebildet, daß sie bei Betätigung der Verriegelungselemente 13 und 14 in die ihnen gegenüberliegenden Aussparungen 3 der Betätigungsstange 4 eingeschoben werden bzw. aus diesen Aussparungen herausgleiten. Zu diesem Zweck sind die Verriegelungselemente 13 und 14 mit den Ankern 5 und 6 des Vorschub- und des Verriegelungsmagneten 1 und 2 fest verbunden und besitzen je eine im entriegelten Zustand den Sperrkörpern 11 und 12 zugewandte Schrägfiäche 15 bzw.
16, welche das Einschieben dieser Sperrkörper in die Aussparungen 3 der Betätigungsstange 4 bewirken.
Die Verriegelungselemente 13 sind im Vorschubmagneten 1 derart zu den Sperrkörpern 11 angeordnet und gegenüber diesen verschiebbar, daß sie beim Anziehen des Ankers 5 in Feldschlußstellung die Verrieglung bewirken. Im Gegensatz dazu sind die Verriegelungselemente 14 im Verriegelungsmagneten 2 derart zu den Sperrkörpern 12 angeordnet bzw. gegenüber diesen verschiebbar, daß sie bei nicht angezogenem Anker die Verriegelung bewirken.
Um nach dem Ausschalten der in die Spulen 17 und 18 der Magneten 1 und 2 hineingeführten Stromimpulse eine Rückstellung der Magnetanker 5 und 6 zu ermöglichen, sind diese Anker mit Rückstellfedern 19 und 20- ausgestattet. Diese Rückstellfedern sind innerhalb geeigneter Führungs- bzw. Lagerungskörper 21 und 22 gelagert.
Für den Vorschub besitzt der Magnet 1 eine Hubhöhe, welche der Summe aus der Höhe, welche zum Hineinschieben der Sperrkörper 11 in die Aussparungen 3 der Betätigungsstange 4 erforderlich ist und dem gegenseitigen Abstand dieser Aussparungen entspricht.
Zur Erzielung des Vorschubes ist daher die ringförmig ausgebildete Hülse 7 bis zu einem gewissen Anschlag -gegenüber dem Vorschubanker 5 längsverschiebbar gelagert. Dadurch wird erreicht, daß bei Hubbeginn des Ankers 5 die ringförmige Hülse 7 so lange unbewegt in ihrer Ruhestellung verharrt, bis die Verriegelung durch die Sperrkörper 11 und die Verriegelungslemente 13 vollendet ist. In diesem Augenblick greift der am Ankerende angeordnete Anschlag 23 unter den an der Außenfläche der Hülse 7 befindlichen Gegenanschlag 24 und nimmt im weiteren Verlauf der Hubbewegung des Ankers 5 die Hülse zusammen mit der Betätigungsstange 4 um eine Strecke mit, die dem gegenseitigen Abstand der Aussparungen 3 entspricht.
Während dieses Kupplungsvorganges stehen die Spulen 17 und 18 des Vorschub- und des Verriegelungsmagneten 1 und 2 unter Strom. Dadurch wird gleichzeitig mit der durch die Hubbewegung des Ankers 5 bewirkten Verriegelung zwischen Anker und Betätigungsstange 4 oder mittels einer gegebenenfalls angeordneten Verzögerungseinrichtung nach vollendeter Verriegelung der Verriegelungsanker 6 des Verriegelungsmagneten 2 angezogen, wodurch die Verriegelungselemente 14 mit dem Anker 6 nach abwärts bewegt werden und die in den Aussparungen 10 gelagerten, mit der Betätigungsstange 4 im Eingriff stehenden Sperrkörper 12 freigeben. Die nach der Einkupplung vorzunehmende Entriegelung der Betätigungsstange kann auch durch zeitlich nacheinander erfolgendes Einschalten der beiden Magnete erreicht werden. Hierdurch gelangen die Sperrkörper 12 kurz nach dem Einrollen der Sperrkörper 11 des Vorschubmagneten in die Aussparungen 3 der Betätigungsstange 4 in den oberhalb der Verriegelungselemente 14 befindlichen freien Raum 27, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Betätigungsstange 4 und dem Verriegelungsanker 6 unterbrochen ist. Damit steht die Betätigungsstange 4 mit dem Vorschubanker allein in kraftschlüssiger Verbindung, welcher im weiteren Verlauf seiner Hubbewegung mittels der Anschläge 23 und 24 die Hülse 7 mit den Sperrkörpern 11 und die Betätigungsstange 4 um einen Teilhub mitbewegt.
Nach Vollendung des Teilhubes werden durch nicht gezeichnete Schaltelemente der Stromfluß in den beiden Spulen 17 und 18 unterbrochen und die beiden Anker 5 und 6 durch ihre Rückstellfeder 19 und 20 in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt. Dadurch werden der Sperrkörper 12 mittels der Verriegelungselemente 14 in die durch die Hubbewegung der Betätigungsstange 4 nunmehr in Verriegelungsstellung gebrachte benachbarte Aussparung eingeschoben und die Verriegelung der Betätigungsstange in ihrer neuen Hubstellung bewirkt. Anschließend gibt der Anker 5 durch die Rückwärtsbewegung seiner Verriegelungselemente 13 die Sperrkörper 11 frei, welche sodann aus den Aussparungen 3 der Betätigungsstange 4 in die oberhalb der Verriegelungselemente 13 im Anker 5 ausgehildeten Räume 26 einrollen und die Betätigungsstange vom Vorschubanker 5 lösen. Um ein sicheres Lösen des Vorschubankers 5 von der Betätigungsstange 4 bei Stromunterbrechung im Magnet 1 und eine Rückführung der Hülse 7 in ihre Ausgangsstellung zu gewährleisten, ist die Hülse 7 gegenüber dem Vorschubanker durch eine Schraubenfeder 25 abgestützt. Durch die völlige Rückbewegung des Ankers 5 in seine Ruhestellung wird die freigegebene Hülse 7 ebenfalls in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt und führt die in ihren Aussparungen gelagerten Sperrkörper 11 in die Stellung gegenüber den benachbarten Aussparungen der Betätigungsstange. Damit kann ein neuer Arbeitsgang zur Erzielung eines Teilhubes durch Einschaltung eines neuen Stromimpulses in den Spulen 17 und 18 begonnen werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der erforderliche Gesamthub der Betätigungsstange durch die Anzahl der auf dieser angeordneten Aussparungen gegeben, während ein Teilhub der Entfernung zwischen zwei Aussparungen entspricht. Der gesamte Hub entspricht also der Summe der Entfernungen der auf der Stange angeordneten Aussparungen, welcher im allgemeinen durch die Gesamtlänge der Betätigungsstange begrenzt ist. Unter Verwendung- von beispielsweise biegsamen Wellen, deren Enden miteinander verbunden sind, kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung jede sich in Stufen vollziehende, kontinuierliche lineare Bewegung vorgenommen werden.
Die Rückführun,g der Betätigungsstange kann durch eine außerhalb der Vorrichtung angebrachte Rückholfeder erfolgen, welche die Betätigungsstange entgegen der Hubrichtung zurückzieht, wenn bei abgeschaltetem Vorschubmagnet durch Einschalten der Spule des Verriegelungsmagneten die Arretierung aufgehoben wird.
Das Zurückstellen der Betätigungsstange kann von jeder Hubstellung aus erfolgen.
Mit der Vorrichtung nach der beschriebenen Ausführungsform kann jedoch die Bewegung der Betätigungsstange nur jeweils in einer Richtung stufenweise vorgenommen werden. Um auch ein stufenweises Zurückbewegen der Betätigungsstange zu ermöglichen, wird ein weiterer Vorschubmagnet 28 an die beschriebene Vorrichtung angefügt, der mit dem Verriegelungsmagnet 2 auf die gleiche Weise wie der erste Vorschubmagnet 1 zusammenwirkt, jedoch einen diesem Vorschubmagneten entgegengesetzten Vorschub hervorruft. Diese beiden Vorschubmagneten sind zusammen mit dem Verriegelungsmagneten derart geschaltet, daß je nach gewünschter Hubrichtung entweder der eine oder der andere Vorschubmagnet zusammen mit dem Verriegelungsmagneten in Feldschlußstellung ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es also unter Anwendung von relativ kleinen Magneten mit kleiner Hubhöhe und großer Zugkraft möglich, große Hubhöhen mit großer Zugkraft stufenweise vorzunehmen.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Vorrichtung zur stufenweisen Bewegung eines Betätigungsorgans mittels mindestens eines Vorschubelektromagneten, dessen Anker mit mechanischen Kupplungsgliedern versehen ist, die während seines Hubes automatisch die Kupplung mit dem in Hubrichtung bewegbaren Betätigungsorgan und damit dessen Mitnahme bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer mit dem bzw. den Vorschubmagneten (1) gleichzeitig erregbarer Verriegelungselektromagnet (2) vorgesehen ist, der ausschließlich zum lageunabhängigen, unbeweglichen Festhalten des Betätigungsorgans (4) während der Zeit zwischen dessen Bewegungsstufen dient und dessen Verriegelungsglieder (12) derart durch seinen Anker (6) bewegbar sind, daß diese den feststehenden Teil (8) des Verriegelungsmagneten (2) in dessen nicht erregtem Zustand mit dem Betätigungsorgan kuppeln und im erregten Zustand entkuppeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verriegelungsmagneten ein zweiter Vorschubmagnet zusammenwirkt, der eine dem ersten Vorschubelektromagneten entgegengesetzte Funktionsrichtung besitzt und eine stufenweise Rückwärtsbewegung des Betätigungsorgans bewirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung und Ausbildung der Elektromagneten, daß beim Einschalten des Stromimpulses die Kupplung des Vorschubankers mit dem Betätigungsorgan und dessen Entriegelung vom Verriegelungsanker erfolgt und beim Ausschalten des Stromimpulses nach einem eine Bewegungsstufe darstellenden Vorschub des Betätigungsorgans dessen Entkupplung und Verriegelung vorgenommen wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan mit zahlreichen nebeneinanderliegenden Aussparungen versehen und jeder Magnetanker mit je einem oder mehreren Sperrkörpern (11, 12) ausgestattet ist, welche durch mit den Ankern verbundene und relativ zu den Sperrkörpern verschiebbare Verriegelungselemente (13, 14) in die Aussparungen (3) des Betätigungsorgans einschiebbar und in dieser Lage gegen rückläufige Bewegung verriegelbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Abstand zwischen den Aussparungen des Betätigungsorgans der Hubhöhe des Ankers des bzw. der Vorschubmagnete angepaßt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkörper sich in zu deren Führung dienenden und entsprechend ausgebildeten Aussparungen bzw. Durchbrüchen von innerhalb der Ankerräume angeordneten Hülsen befinden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes mit dem Anker fest verbundene Verriegelungselement (13, 14) des bzw. der Vorschubmagneten eine gegen die Sperrkörper geneigte Schrägfläche besitzt, welche im Verlauf der Ankerbewegung ein Einschieben der Sperrkörper in die Aussparungen des Betätigungsorgans bewirkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verriegelungselement in Längsrichtung des Betätigungsorgans infolge der Ankerverschiebung bewegbar ist und die Verriegelung je nach Stellung der Schrägfläche bei der Hin- oder Herbewegung des Ankers erfolgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker der Magnete mit Rückstellfedern ausgestattet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (18) des Verriegelungsmagneten (2) mit Schaltmitteln in Verbindung steht, welche nach Vollendung einer Hub stufe durch den Vorschubmagneten (1) die Spule (18) abschalten, so daß der Anker des Verriegelungsmagneten durch seine Rückstellfeder in die Ausgangslage zurückbewegt wird und mit der Schrägfläche seines Verriegelungselementes die Sperrkörper in die Aussparungen des Betätigungsorgans schiebt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anker des oder der Vorschubmagneten befindlichen und zur Führung der Sperrkörper dienenden Hülsen innerhalb des Ankers verschiebbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem oder den Vorschubmagneten die Hülsen für die Führung der Sperrkörper gegenüber dem Vorschub anker durch Federn abgestützt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Verriegelungsmagneten zur Führung der Sperrkörper dienende Hülse mit dem Spulenmantel fest verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkörper beispielsweise als Kugeln oder als zylindrische Walzen ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die walzenförmigen Sperrkörper radial oder tangential zur Betätigungsstange angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen des Betätigungsorgans durch ringförmige Ausdrehungen oder Bohrungen gebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen des Betätigungsorgans durch im Abstand voneinander aufgezogene Rohrstücke gebildet sind, die entweder selbst entsprechende Bohrungen bzw.

Querschlitze enthalten oder Schlitze miteinander bilden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan starr oder biegsam ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Betätigungsorgan einen geschlossenen Ring bildet, der eine kontinuierliche Stufenbewegung gewährleistet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 531 497, 663590,, 738899, wo6 954; schweizerische Patentschrift Nr. 194857.