DE1083930B

DE1083930B - Electrically operated drive device

Info

Publication number: DE1083930B
Application number: DE1957P0019179
Authority: DE
Inventors: Alan Foster; Bernard Philip Marples
Original assignee: International Computers and Tabulators Ltd
Current assignee: International Computers and Tabulators Ltd
Priority date: 1956-09-26
Filing date: 1957-08-26
Publication date: 1960-06-23

Description

Elektrisch betätigte Antriebsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrisch betätigte Antriebsvorrichtung, bei welcher bei Stromzufuhr ein stabartiges Antriebsorgan aus einer Ausgangsstellung mit hohem Moment in einer Richtung vorgestoßen wird (wobei es auf das zu betätigende Organ auftrifft) und bei Beendigung der Stromzufuhr automatisch in seine Ausgangslage zurückgeführt wird.Electrically operated drive device The invention relates to a electrically operated drive device, in which a rod-like Drive member pushed forward from an initial position with a high torque in one direction (whereby it hits the organ to be operated) and when the power supply is terminated is automatically returned to its original position.

Solche Antriebsvorrichtungen können mit Vorteil für die Zwecke Verwendung finden, für die bisher Hubmagnete eingesetzt werden. Sie eignen sich besonders für z. B. die Betätigung der Einstellstifte von Einstellvorrichtungen, die mit einem Lochkartenlocher zusammenwirken. Sie müssen für solche Zwecke, bei denen sie in großer Anzahl benötigt werden, einfach und mit geringen Kosten herstellbar, gleichzeitig aber absolut betriebssicher sein und weiter einen sehr geringen Raum beanspruchen, damit eine große Zahl solcher Antriebsvorrichtungen ohne gegenseitige Beeinflussung auf kleinstem Raume nebeneinander angeordnet werden kann.Such drive devices can be used with advantage for the purposes find, for which lifting magnets have been used up to now. They are particularly suitable for z. B. the actuation of the adjustment pins of adjustment devices with a Punch card punch cooperate. They must be used for such purposes where they are in large numbers are required, can be produced easily and at low cost, at the same time but be absolutely reliable and take up very little space, thus a large number of such drive devices without mutual interference can be arranged side by side in the smallest of spaces.

Die vorliegende Antriebsvorrichtung, bei welcher zwei in Reihe liegende Spulen, die entgegengesetzten Wicklungssinn haben, in axialem Abstand auf einem elektrisch isolierenden Rohr vorgesehen sind, in welchem ein Dauermagnet in axialer Richtung unter der Wirkung der Spulen aus einer Ausgangsstellung herausbewegbar geführt ist und von einem ferromagnetischen Element in der Ausgangsstellung gehalten wird, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung durch die Vereinigung der Merkmale, daß die Spulen und der Dauermagnet so in bezug aufeinander angeordnet sind, daß bei in der Ausgangsstellung befindlichem Magnet beide Pole desselben jeweils in dem Teil der Spulen einander gegenüberstehen, der bei Stromdurchfluß die gleiche Polarität wie die Magnetpole aufweist, und daß zur selbsttätigen Rückführung des durch einen den Spulen zugeführten Stromimpuls aus seiner Ausgangsstellung mit großer Kraft herausgestoßenen Magnets in seine Ausgangsstellung und zum frei schwebenden Festhalten in derselben zwei ferromagnetische Elemente vorgesehen sind, die sich in einem der Dauermagnetlänge entsprechenden Abstand voneinander befinden und diejenigen Teile der beiden Spulen umfassen, welche bei Stromdurchfluß jeweils gleiche Polarität mit den Polaritäten des Dauermagnets aufweisen.The present drive device, in which two lying in series Coils that have opposite winding directions, axially spaced on one electrically insulating tube are provided in which a permanent magnet in the axial Direction can be moved out of an initial position under the action of the coils is guided and held in the starting position by a ferromagnetic element is characterized according to the invention by the combination of features, that the coils and the permanent magnet are arranged with respect to one another that when the magnet is in the starting position, both poles of the same are each in face that part of the coils which are the same when current flows through them Has polarity as the magnetic poles, and that for the automatic return of the by a current pulse supplied to the coils from its starting position with a large Force ejected magnet to its starting position and to the freely floating Holding in the same two ferromagnetic elements are provided, which are are at a distance corresponding to the permanent magnet length and those Include parts of the two coils which each have the same polarity when current flows through them with the polarities of the permanent magnet.

Elektrisch betätigte, unter der Wirkung oder Mitwirkung von Dauermagnet- bzw. Elektromagnetkraft Bewegungen erzeugende bzw. bewegte Vorrichtungen sind natürlich seit altersher für die verschiedensten Zwecke in den verschiedensten Formen bekannt. So kennt man Hubmagnete, die aber relativ teuer und im allgemeinen platzraubend sind. Es sind Wechselstromklingeln bekannt, bei denen ein Dauermagnet, der einen besonderen Klöppelkopf trägt, längsbeweglich und gefedert in einer Spule gelagert ist. Bei einer Ventilsteuerung mit einem in zwei Spulen verschiebbaren Dauermagnet wird durch wechselweise Betätigung der Spulen der Magnet bis jeweils zum Anschlag an eine Eisenbegrenzung in die jeweils andere von zwei Endlagen gezogen. Bei einem Vakuumschaltelement wird ein zu einem gegebenenfalls zweiteiligen Dauermagnet ausgebildetes Kontaktstück durch Magnetkraft geschaltet, nämlich in eine von zwei Schaltstellungen bewegt. Bei einer auf das vorige Jahrhundert zurückgehenden Vorrichtung für Bogenlampenregler u. dgl. wird eine möglichst konstante und möglichst weite Relativverschiebung zwischen einem stabförmigen Magnet und einer Doppelspule angestrebt, wobei erst die eine Spule wirkt und dann die folgende Spule zunehmend mehr zur Wirkung kommt, wenn die Wirkung der ersten Spule nachläßt.Electrically operated, under the action or participation of permanent magnet Moving devices or moving devices are natural known since time immemorial for the most varied of purposes in the most varied of forms. So we know lifting magnets, but they are relatively expensive and generally space-consuming are. There are AC bells are known in which a permanent magnet, the one wears a special bobbin head, can be moved lengthways and is spring-loaded in a spool is. In the case of a valve control with a permanent magnet that can be moved in two coils by alternately actuating the coils, the magnet is pushed as far as it will go pulled against an iron limit in the other of two end positions. At a The vacuum switching element is designed as an optionally two-part permanent magnet Contact piece switched by magnetic force, namely in one of two switching positions emotional. On an arc lamp regulator device dating back to the previous century and the like. A relative displacement that is as constant as possible and as wide as possible between a rod-shaped magnet and a double coil aimed at, only the one Coil acts and then the following coil becomes increasingly effective when the Effect of the first coil wears off.

Diese und andere bekannte Vorrichtungen machen, wie auch die vorliegende Erfindung, von der Abstoßung zwischen gleichen und der Anziehung zwischen ungleichen Magnetpolen Gebrauch. Unterschiedlich und entscheidend ist und in die verschiedensten Entwicklungsrichtungen fällt die Art und Weise, in welcher diese Kräfte jeweils angewandt werden. So zieht z. B. bei den bekannten Vorrichtungen mit zwei Spulen im Falle der Ventilsteuerung jede der von einer Bimetallsteuerung wechselweise betätigten Spulen den Dauermagnet auf sich zu, wirkt beim Bogenlampenregler erst die eine Spule im Sinne einer Abstoßung und dann, erst bei schwächer werdender Abstoßwirkung der ersten Spule, die zweite Spüle zunehmend stärker im Sinne einer Anziehung, wird bei dem Vakuumschalter das Kontaktstück durch Magnetkraft zwischen zwei Schaltstellungen bewegt und im Falle des zweiteiligen Magnetkontaktstückes, dessen Teile axial hintereinander zwischen zwei- Spulenkernen liegen und sich zu den Kernen hin abzustoßen suchen, diese Abstoßung durch entsprechend kräftige Magnetisierung der Kerne unter Zusammendrückung der Kontaktstücke überwunden. Zum Unterschied zu den bekannten Vorrichtungen wirken nach der Erfindung die zwei Spulen auf beide Magnetpole des Dauermagnets gleichzeitig im Sinne einer in einer Richtung erfolgenden Abstoßung und, auf diese Einleitung der Antriebsbewegung folgend und die Bewegung beschleunigend, auf beide Magnetpole im Simse einer in gleicher Richtung erfolgenden Anziehung, wodurch sich ein rasches Vorschleudern des stabartigen Antriebsorgans ergibt, das bei Aufhören der Stromzufuhr zu den Spulen durch die Wirkung der ferromagnetischen Elemente selbsttätig wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und frei schwebend in dieser gehalten wird.These and other known devices do, as does the present one Invention, of the repulsion between equals and the attraction between unequal Magnet pole use. Different and decisive and in the most varied Directions of development falls the way in which these forces respectively can be applied. So z. B. in the known devices with two coils in the case of valve control each of the from a bimetal controller alternately operated coils move the permanent magnet towards you, works with the arc lamp regulator first the one coil in the sense of a repulsion and then, only when it becomes weaker Repulsion effect of the first coil, the second sink increasingly stronger in the sense of a Attraction, the contact piece is between the vacuum switch by magnetic force two switch positions moved and in the case of the two-part magnetic contact piece, the parts of which lie axially behind one another between two coil cores and close to each other seek to repel the nuclei, this repulsion through correspondingly strong magnetization the cores overcome with compression of the contact pieces. In contrast to the known devices act according to the invention, the two coils on both Magnetic poles of the permanent magnet simultaneously in the sense of one taking place in one direction Repulsion and, following this initiation of the drive movement and the movement accelerating, on both magnetic poles in the ledge one taking place in the same direction Attraction, which results in a rapid forward hurling of the rod-like drive element results in the cessation of power to the coils by the action of the ferromagnetic Elements automatically returns to its original position and floats freely is held in this.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das den Magnet aufnehmende Rohr zur Abschirmung des Magnets mit einer längsgeschlitzten Hülse aus ferromagnetischem - Material -umgeben. Dies ermöglicht einen außerordentlich gedrängten Zusammenbau zahlreicher Antriebsvorrichtungen, die sich gegenseitig nicht beeinflussen.In a further embodiment of the invention, the one that receives the magnet Tube for shielding the magnet with a longitudinally slotted ferromagnetic sleeve - material -surrounded. This enables an extremely compact assembly numerous drive devices that do not affect each other.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung- dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht-im Schnitt, ' Fig.2 in schaubildlicher= Darstellung den elektromagnetisch wirksamen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 und ' Fig. 3 schematisch eine °Möglichkeit, eine Anzahl der Antriebsvorrichtungen auf einem kleinen Raum unterzubringen. -Mit Bezug auf die Zeichnung umfaßt die Antriebsvorrichtung einen Dauermagnet in der Form eines zylindrischen Stabes 1, der= sich innerhalb einer elektrisch isolierenden Röhre 2 befindet und in der Achsrichtung der Röhre beim Anlegen eines elektrischen Stromes an einen Leitungsdraht 3 (Fig. 2) in Bewegung kommt, der sich außen auf der Röhre 2 befindet und zum Teil um diese herumgewickelt ist, um zwei entgegengesetzt gewickelte Spulen 4, 5 zu bilden, die in der axialen Richtung der Röhre im Abstand voneinander liegen. Die Spule 4 umfaßt eine Süd-Nord-VVicklung und die Spule 5 eine Nord-Süd-Wicklung, :während der Magnet 1 mit Bezug auf die Spulen derart angeordnet ist, daß beim Anlegen eines elektrischen Stromes an diese Spulen der Magnet infolge der Abstoßung schnell in der axialen Richtung der Röhre verschoben wird. Das eine Ende des Leitungsdrahtes 3 ist mit einer Feder 6 aus Phosphorbronze -verbunden, die mit einem in die Röhre 2 eingesetzten -Anschlußstöpsel7 in Verbindung steht, an den eine -Eingangsleitung 8 angeschlossen ist. Der Anschluß-:stöpsel ist auf einer elektrisch isolierenden Platte 9 'befestigt. Das andere Ende des Leitungsdrahtes 3 ist mit einem kupfernen Ring 10 verbunden, welcher das untere Ende der Röhre t umfaßt, deren - Teil 11- in eine Messingplatte 12 eingesetzt ist, die auf geeignete Weise mit Erde in Verbindung steht.In the drawing is an embodiment of the drive device according to the invention shown, namely Fig. 1 shows a side view in section, 'Fig.2 in a diagrammatic representation = the electromagnetically effective part of the Device according to Fig. 1 and 'Fig. 3 schematically a ° possibility, a number of the drive devices in a small space. -Regarding the drawing comprises the drive device a permanent magnet in the form of a cylindrical rod 1, which = is inside an electrically insulating tube 2 is located and in the axial direction of the tube when an electric current is applied to a lead wire 3 (Fig. 2) in motion, which is located on the outside of the tube 2 is located and is partially wrapped around this, around two oppositely wound Coils 4, 5 to form spaced apart in the axial direction of the tube lie. The coil 4 comprises a south-north winding and the coil 5 a north-south winding, : while the magnet 1 is arranged with respect to the coils so that when applied of an electric current to these coils, the magnet quickly as a result of the repulsion is displaced in the axial direction of the tube. One end of the lead wire 3 is connected to a spring 6 made of phosphor bronze, which is connected to a spring in the tube 2 inserted connector plug 7 is connected to the one input line 8 is connected. The connection plug is on an electrically insulating Plate 9 'attached. The other end of the lead wire 3 is covered with a copper one Ring 10 connected, which comprises the lower end of the tube t, whose - part 11- is inserted into a brass plate 12 which is suitably connected to earth stands.

Um die Vorrichtung gegen andere ähnliche in der Nrähe befindlichen Vorrichtungen magnetisch abzuschirmen, liegen um die Röhre herum, wie in der Fig. 1 dargestellt, ferromagnetische Hülsen 13, die in der Längsrichtung Schlitze (Fig. 3) aufweisen.To the device against other similar ones in the vicinity Devices to shield magnetically are located around the tube, as shown in Fig. 1, ferromagnetic sleeves 13, which have slots in the longitudinal direction (Fig. 3) have.

Um den Magnet 1 in die Anfangslage, d. h. in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückzuführen, sind nach der Erfindung Rückholmittel vorgesehen, die aus zwei ferromagnetischen Teilen 14, 15 bestehen, die zwischen den Platten 9 und 12 um die Röhre herumliegen und in der axialen Richtung der Röhre um die Länge des Dauermagnets 1 voneinander entfernt sind, und zwar derart, daß, wie aus der Fig. 1 zu erkennen ist, die Endflächen 16, 17 des Magnets sich im wesentlichen in den Ebenen der abliegenden Flächen 18, 19 der ferromagnetischen Teile befinden. Zweckmäßigerweise werden die ferromagnetischen Teile 14, 15 durch Stahlplatten gebildet, die in ihrer Stellung zwischen den Platten 9 und 12 mittels nicht dargestellter Zwischenstücke gehalten werden und die Teile 9, 14, 15, 12 miteinander verbinden, um eine einheitliche Konstruktionsform zu erzielen, welche eine Anzahl Antriebsvorrichtungen in dichter Aufstellung nebeneinander hält, wie in der Fig.3 dargestellt.To move the magnet 1 to the initial position, i.e. H. into that shown in FIG Due to the situation, return means are provided according to the invention, which consists of two ferromagnetic parts 14, 15 exist between the plates 9 and 12 to the Tube lying around and in the axial direction of the tube around the length of the permanent magnet 1 are removed from each other, in such a way that, as can be seen from FIG is, the end faces 16, 17 of the magnet are essentially in the planes of the distal Faces 18, 19 of the ferromagnetic parts are located. Appropriately, the ferromagnetic parts 14, 15 formed by steel plates that are in place held between the plates 9 and 12 by means of intermediate pieces, not shown and the parts 9, 14, 15, 12 join together to form a unitary construction to achieve which a number of drive devices in close alignment next to each other holds, as shown in Fig.3.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 wird angenommen, daß die Antriebsvorrichtung die Betätigung eines nicht dargestellten Bowdenzuges herbeiführt, der seinerseits beispielsweise dazu eingerichtet ist, die Einstellstifte einer Einstellvorrichtung zu betätigen, die mit einer Vorrichtung für das Einstanzen von statistischen Registrierkarten in Verbindung steht. Zu diesem Zwecke stößt der Magnet 1 bei dessen Betätigung gegen einen aus Messing bestehenden Stift 20, welcher derart angeordnet ist, daß er durch den Magnet 1 in der Längsrichtung nach unten bewegt wird, wobei der Stift 20 am Ende des Bowdenzuges anliegt und diesen betätigt.In the embodiment according to FIG. 1, it is assumed that the Drive device brings about the actuation of a Bowden cable, not shown, which in turn is set up, for example, the adjustment pins of an adjustment device to operate with a device for punching statistical registration cards communicates. For this purpose, the magnet 1 hits against when it is actuated a brass pin 20 which is arranged to pass through the magnet 1 is moved in the longitudinal direction downwards, the pin 20 at the At the end of the Bowden cable and actuated it.

Im Betriebe geht der an die Leitung 8 angelegte Strom durch die Spulen 4, 5 hindurch, wodurch die südnördlichen und nordsüdlichen Felder zustande kommen. Wie aus der Fig.1 zu ersehen, ist der Magnet 1 so angeordnet, daß dieser senkrecht in der südlichen und nördlichen Richtung liegt, so daß das obere Ende des Magnets, da- dieses den südlichen Pol darstellt, im südlichen Feld der Spule 4 liegt, während das untere Ende des Magnets, das den nördlichen Pol darstellt, sich in dem nördlichen Feld der Spule 5 befindet. Demgemäß bewegt sich der Magnet 1 mit schneller Bewegung nach unten, um eine treue Stellung einzunehmen, und zwar derart, daß das obere Ende in dem nördlichen Feld der Spule 4 und das untere Ende in dem südlichen Feld der Spule 5 liegt. Wie in der Fig. 1- dargestellt, ist ein Zwischenraum zwischen der unteren Endfläche 17 des Magnets 1 und dem oberen Ende des Stiftes 20 vorhanden, wodurch die Sicherheit erhalten wird, daß der Magnet 1 während seiner Bewegung in der Richtung nach unten eine genügende Beschleunigung erhält, um dem Stift 20 die nötige Längsbewegung zu erteilen. Fließt kein weiterer Strom durch die Leitung 8 hindurch, so wird der Magnet 1 in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückgeführt, in welche er sich selbst durch die ferromagnetischen-Platten 14, 15 hineinzieht.In operation, the current applied to line 8 goes through the coils 4, 5 through which the south-north and north-south fields come about. As can be seen from Figure 1, the magnet 1 is arranged so that it is perpendicular lies in the south and north directions so that the top of the magnet, that this represents the southern pole, lies in the southern field of the coil 4, while the lower end of the magnet, which is the north pole, is in the north Field of the coil 5 is located. Accordingly, the magnet 1 moves with rapid motion down to take a faithful position in such a way that the upper end in the north field of the coil 4 and the lower end in the south field of the Coil 5 lies. As shown in Fig. 1-, there is a gap between the lower end face 17 of the magnet 1 and the upper end of the pin 20, whereby the security is obtained that the magnet 1 during its movement in the downward direction receives sufficient acceleration to drive the pin 20 to give the necessary longitudinal movement. No more current flows through line 8 therethrough, the magnet 1 is returned to the position shown in FIG. 1, into which it pulls itself through the ferromagnetic plates 14, 15.

Bei der oben erläuterten Arbeitsweise der Vorrichtung wird angenommen, daß -der an den Eingangs--draht 8 angelegte Strom Gleichstrom ist: Es ist jedoch selbstverständlich, daß, wenn eine ununterbrochene Reihe von Impulsen auf den Magnet 1 übertragen werden soll, ein solches Resultat dadurch erzielt werden kann, daß man Wechselstrom an den Draht 8 anlegt, in welchem Falle der Magnet 1 in Phase mit den Perioden des Wechselstromes schwingt. Die ferromagnetischen Platten 14, 15 werden dann den Magnet in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückführen, falls der Wechselstrom dann abgeschaltet wird, wenn der Magnet sich in einer anderen als der Ausgangsstellung befindet.In the method of operation of the device explained above, it is assumed that That the current applied to the input wire 8 is direct current: it is, however Of course, that when a continuous series of pulses are transmitted to the magnet 1 such a result can be achieved by applying alternating current the wire 8 applies, in which case the magnet 1 is in phase with the periods of the Alternating current oscillates. The ferromagnetic plates 14, 15 then become the magnet return to the position shown in FIG. 1, if the alternating current then is switched off when the magnet is in a position other than the starting position is located.

Ebenfalls ist es selbstverständlich, daß, obgleich in dem obigen Beispiel die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung hinsichtlich ihrer Verwendung zur Betätigung eines Bowdenzuges beschrieben worden ist, dieselbe ebenfalls dazu verwendet werden kann, die Verschiebung von sonstigen Teilen an Stelle von Bowdenzügen herbeizuführen.It is also understood that, although in the above example the drive device according to the invention with regard to its use for actuation a Bowden cable has been described, the same can also be used can bring about the displacement of other parts instead of Bowden cables.

Aus dem Obigen geht hervor, daß die Antriebsvorrichtungen mit in der Längsrichtung geschlitzten Hülsen 13 ausgerüstet sind. In der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, daß, um Platz zu sparen, wenn man die Vorrichtungen, wie in der Fig. 3 dargestellt, derart reihenweise aufstellt, daß die Vorrichtungen der einen Reihe versetzt zu den Vorrichtungen benachbarter Reihen liegen, es nur notwendig ist, die Vorrichtungen jeder zweiten Reihe mit Abschirmhülsen zu versehen. Aus der Fig.3 ist zu erkennen, daß eine Mehrzahl der beschriebenen Antriebsvorrichtungen innerhalb eines sehr kleinen Raumes untergebracht werden kann.From the above it appears that the drive devices with in the Longitudinally slotted sleeves 13 are equipped. In practice it was however, that proved to save space when using the devices, as in the Fig. 3 is shown in rows so that the devices of the one Row offset to the devices of adjacent rows, it is only necessary is to provide the devices every other row with shielding sleeves. From the 3 it can be seen that a plurality of the drive devices described can be housed within a very small space.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrically operated drive device in which two coils in series, which have opposite winding directions, are provided at an axial distance on an electrically insulating tube in which a permanent magnet is guided out of an initial position under the action of the coils so that it can be moved in the axial direction , which is held in the starting position by a ferromagnetic element, characterized by the combination of the features that the coils (4, 5) and the permanent magnet (1) are arranged in relation to one another in such a way that when the magnet is in the starting position, both poles of the same face each other in the part of the coils that has the same polarity as the magnetic poles when current flows through it, and that for the automatic return of the current pulse supplied by the coils from its initial position with great force to its initial position and to the freely floating magnet (1) Holding on in d the same two ferromagnetic elements (14, 15) are provided, which are located at a distance corresponding to the permanent magnet length and include those parts of the two coils (4, 5) which have the same polarity with the polarities of the permanent magnet when current flows through.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the pipe (2) for magnetic shielding of the magnet with longitudinally slotted sleeves (13) made of ferromagnetic material is.

3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that one end of the coil is connected to an electrically conductive spring (6) at the end of the pipe, which receives a contact plug (7) inserted into the pipe end for connection. Considered publications: German patent specifications No. 36 554, 665 565, 699 682; U.S. Patent No. 2,749,453.