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Elektromagnetische Weichenanordnung bei Förderern von flachen Gegenständen
wie insbesondere Briefen oder Belegen Die Erfindung geht aus von einer elektromagnetischen
Weichen anordnung bei Förderern von flachen Gegenständen, wie insbesondere Briefen
oder Belegen, mit einer Weichenzunge, die zumindest an ihrer Vorderkante aus ferromagnetischem
Material besteht, und mit zu beiden Seiten im Bereich ihrer Vorderkante angeordneten
Elektromagneten.
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Eine derartige Einrichtung ist bereits bekannt. Bei dieser Einrichtung
ist eine Weiche gezeigt, die eine an einer Gabelung des Förderweges gelagerte Weichenzunge
sowie zwei mit deren Spitze aus ferromagnetischem Material zusammenwirkende Elektromagnete
umfaßt. Letztere bestehen je aus einem mit einer Wicklung versehenen Rund staub
und wirken nur mit einem ihrer beiden Pole auf die Weichenzunge ein. Im Bereich
der beiden Elektromagnete, jedoch entgegen der Förderrichtung diesen vorgelagert,
sind zwei Transportrollen angeordnet, von denen die eine entgegen einer Federkraft
schwenkbar ausgebildet ist. Am Ausgang der Gabelung ist in dem einen Förderweg ein
zweites Transportrollenpaar angeordnet, dessen eine Rolle ebenfalls entgegen einer
Federkraft schwenkbar gelagert ist. Sowohl das erste wie auch das zweite Transportrollenpaar
können mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben sein, als der Fördergeschwindigkeit
der Sendungen entspricht. Dadurch erreicht man, daß die Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Sendungen im Bereich der Weiche vergrößert wird, so daß bei entsprechend hoher Fördergeschwindigkeit
auch mit relativ langsam umschaltenden Weichen eine hohe Zahl von Sendungen pro
Zeiteinheit verarbeitet werden kann.
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Bei dieser bekannten Einrichtung ist das erste Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, daß die beiden Elektromagnete wechselseitig erregt werden. Die Anzugserregung
ist gleich der Dauererregung und muß so lange aufrechterhalten werden, wie die Weichenzunge
an dem betreffenden Elektromagnet anliegen soll. Eine solche Ausbildung ist indessen
nicht vorteilhaft, da im Interesse einer schnellen Umschaltung der Weichenzunge
eine hohe Anzugs erregung erforderlich ist und diese hohe Erregung unter Umständen
während eines längeren Zeitraumes voll aufrechterhalten wird, obwohl dann, wenn
die Weichenzunge an einem der Elektromagnete anliegt, nur mehr eine geringe Dauererregung
zum Halten der Weichenzunge notwendig wäre.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der bekannten Einrichtung ist zur
Vermeidung dieser Schwierigkeit so ausgebildet, daß die Weichenzunge an ihren Seitenflächen
aus einem nicht magnetischen Material besteht und an ihrer Spitze einen kleinen
Permanentmagnet enthält. Die beiden Elektromagnete sind so geschaltet, daß ihre
beiden Kerne sich gleichen polig gegenüberstehen. Die Umschaltung der Weiche von
einem zum anderen Magnet wird durch Umpolen der Stromrichtung bewirkt. Die Ansteuerung
erfolgt impulsartig. Eine Dauereregung der Elektromagnete ist nicht notwendig.
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Auch diese Ausführungsform ist jedoch mit einem empfindlichen Mangel
behaftet. Um eine auch nur gerade ausreichende Haltekraft der Weichenzunge an den
Elektromagneten zu erhalten, muß der Permanentmagnet an der Spitze der Zunge bereits
so groß ausgelegt werden, daß die Weichenzunge sehr träge wird und zu lange Umschaltzeiten
erhält. Gibt man jedoch dem Permanentmagnet hinsichtlich der gewünschten Umschaltzeiten
entsprechend kleine Ausmaße, so wird die Haltekraft der Weichenzunge unzureichend,
so daß die gesamte Weichen anordnung praktisch unbrauchbar wird.
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Die der Erfindung gestellte Aufgabe ist es, eine wesentliche Erhöhung
der Umschaltgeschwindigkeit der Weiche zu ermöglichen. Insbesondere sollte durch
die Erhöhung der Umschaltgeschwindigkeit der Weiche eine wesentliche Erhöhung der
Bearbeitungsleistung der diese Weichenanordnung enthaltenden Maschine erreicht werden,
ohne dabei die Fördergeschwindigkeit der Sendungen - im Interesse einer langen Lebensdauer
der bewegten Bauteile -zu erhöhen. Diese Vorstellungen sind nur dadurch zu verwirklichen,
daß die Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendungen entsprechend verkleinert
wird. Dies erfordert eine entsprechend schnell schaltende Weiche.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der Elektromagnete
außer einer oder
mehreren jeweils gemeinsam impulsartig erregten
Anzugserregungswicklung(en) eine Dauererregung besitzt und daß Mittel vorgesehen
sind, um in jeweils dem Elektromagnet, an dem die Weichenzunge anliegt, bei Anzugserregung
des gegenüberliegenden Elektromagnets eine Kompensation des Dauererregungsflusses
zu bewirken.
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Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, daß ein schnelles
Umschalten der Weichenzunge von ihrer einen in ihre andere Lage im wesentlichen
nur dann möglich ist, wenn beim Umschaltvorgang in dem dem anzugs erregten Elektromagnet
gegenüberliegenden Elektromagnet eine vollkommene Kompensation des Dauererregungsflusses
bewirkt wird. Hierbei ist eine bestimmte, jedoch wählbare Anzugserregung vorausgesetzt,
auf deren Wert die Mittel zur Kompensation des magnetischen Flusses einreguliert
werden. Durch diese Kompensation ist es einerseits möglich, die Erregung eines Elektromagnets
für einen Umschaltvorgang -(Anzugserregung) impulsartig vorzunehmen und dadurch
mit geringen Erregerleistungen auszukommen und andererseits sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten
der Weichenzunge zu erreichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die beiden Elektromagnete so ausgebildet sind, daß sie im Zusammenwirken mit
der Weichenzunge jeweils einen geschlossenen ma--gnetischen Kreis bilden. Dieser
Maßnahme liegt die -Erkenntnis zugrunde, daß nur in einem geschlossenen magnetischen
Kreis entsprechend große Kräfte auf die Weichenzunge bei noch vertretbaren Erregerleistungen
ausgeübt werden können und daß solche Kräfte die Voraussetzung für hohe Umschaltgeschwindigkeiten
bilden. Die Kerne der beiden Elektromagnete sind zweckmäßigerweise als Joch mit
drei Schenkeln ausgebildet. Es ist jedoch selbstverständlich grundsätzlich auch
möglich, eine andere Form des Kerns, beispielsweise ein Joch mit zwei Schenkeln,
zu verwenden.
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Gemaß weiterer Ausbildung der Erfindung sind die von der Dauererregung
erzeugten Flüsse in den Luftspalten an einander gegenüberliegenden Stellen entgegengerichtet.
Durch diese Gleichpoligkeit der einander gegenüberliegenden Elektromagnete wird
eine sehr hohe Haltekraft von demjenigen Magnet, an dem die Weichenzunge gerade
liegt, auf diese erzeugt und ein Prellen der letzteren an den Polen des Magnetkerns
verhindert.
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Obgleich eS durchaus möglich ist, zur Erzeugung des Dauererregungsflusses
einen Permanentmagnet zu verwenden, ist es doch wegen der erwünschten Dosierbarkeit
der Dauererregung vorteilhaft, hierzu einen Elektromagnet zu verwenden Die Dauererregungswicklungen
haben dabei vorzugsweise einen solchenWicklungssinn, daß der durch sie erzeugte
magnetische Fluß die gleiche Richtung besitzt wie der von den Anzugserregungswicklungen
eines anzugserregten Magnets.
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Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin,
daß als Mittel zur Kompensation des Dauereregungsflusses bei jedem Elektromagnet
eine oder mehrere Gegenerregungswicklungen vorgesehen sind, die jeweils zu dem gleichen
Zeitpunkt erregt werden wie die Anzugserregungswicklung(en) des gegenüberliegenden
Elektromagnets.
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Diese Gegenerregungswicklungen sind mit den Anzugserregungswicklungen
des gegenüberliegenden
Elektromagnets elektrisch verbunden, vorzugsweise mit diesen
in Reihe geschaltet.
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Eine vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen
Einrichtung besteht darin, daß die magnetischen Eigenschaften (magnetischer Widerstand)
der Weichenzunge so bemessen sind, daß der durch sie von einem anzugs erregten Elektromagnet
in den gegenüberliegenden Elektromagnet übertretende magnetische Fluß so groß ist,
daß er den Dauererregungsfluß in diesem- Elektromagnet kompensiert. Dieser Ausbildungsmöglichkeit
liegt die erfindungsgemäße Erkenntnis zugrunde, daß es bei einem sehr hohen magnetischen
Widerstand der Weichenzunge möglich ist, den durch die Anzugserregung erzeugten
Fluß zur Kompensation des D auererregungsflusses des gegenüberliegenden Elektromagnets
zu verwenden. Der von dem anzugserregten Elektromagnet ausgehende Fluß teilt sich
umgekehrt proportional zu ihren magnetischen Widerständen zwischen der Weichenzunge
einerseits und dem nicht anzugserregten Elektromagnet bzw. dem dazwischenliegenden
Luftspalt andererseits auf.
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Um einen hohen Anteil des im anzugserregten Elektromagnets erzeugten
Flusses in den gegenüberliegenden Elektromagnet gelangen zu lassen, hat dies zur
Voraussetzung, daß der magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen dem nicht
anzugserregten Elektromagnet und der an diesem anliegenden Weichenzunge erheblich
geringer ist als deren magnetischer Widerstand. Dies wiederum ist nur bei einem
sehr kleinen Luftspalt zwischen diesen beiden Elementen möglich.
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Bei diesen beiden Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung ist es erforderlich,
daß das Verhältnis von Anzugserregung bzw. Gegenerregung zu Dauererregung sehr konstant
bleibt, da hiervon die vollständige Kompensation des Dauererregungsflusses abhängt.
Nur bei einer solchen Kompensation nämlich übt der nicht anzugs erregte Elektromagnet
die erwünschte Haltekraft Null auf die Weichenzunge aus, während seine Haltekraft
sowohl bei tJber- als auch bei Unterkompensation des Dauererregungsflusses größer
als Null ist. Insbesondere bei großer Flankensteilheit der Anzugs erregung kann
eine Überkompensation des magnetischen Flusses dazu führen, daß die Weichenzunge
auf Grund ihrer Trägheit von dem nicht anzugs erregten Elektromagnet nicht abgezogen
werden kann. Daher schlägt die ErSndung vor, daß die Anzugs- - und dadurch auch
die diesen nachgeschalteten Gegenerregungswicklungen - und die Dauererregungswicklungen
alle an det gleichen Spannungsquelle, vorzugsweise einem stabilisierten Netzgerät
liegen. Dadurch wirken sich eventuelle Spannungseinbrüche am Netzgerät auf alle
Erregungen gleichmäßig aus, so daß das obengenannte Verhältnis konstant bleibt.
Derartige Spannungseinbrüche können insbesondere dann auftreten, wenn eine Reihe-solcher
erfindungsgemäßen Weichenanordnungen hintereinandergeschaltet sind und alle Weichenzungen
gleichzeitig in ihrer Lage umgeschaltet werden sollen.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 von oben gesehen in einem Schnitt entlang der Linie
1-1 in Fig.. 2 die Weichenanordnung, Fig. 2 eine Seitenansicht entlang der LinieII-II
in Fig. 1, unter Weglassung des links von den Elektromagneten liegenden Teils der
Förderrhme,
Fig. 3 eine Ausführungsform der verwendeten Weichenzunge
im Schnitt und F i g. 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele von Magnetkernen in schematisierter
Ansicht in Förderrichtung.
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In der F i g. 1 sind zu beiden Seiten einer Förderrinnel Elektromagnete
2 und 3 angeordnet, deren Magnetkerne 4 und 5 bis an den Förderweg der Briefe oder
Belege heranreichen. Anschließend an diese beiden Magnete teilt sich dieser Förderweg
in Förderrinnen 6 und 7. An der festen Führungswange 8 zwischen diesen beiden Förderrinnen
6 und 7 ist eine Weichenzunge9 beweglich gelagert, wobei die beiden Endstellungen
dieser Weichenzunge durch die Anlage des vorderen Teils dieser Zunge an den Polen
der Magnetkerne 4 und 5 gegeben sind. Diese Weichenzunge 9 besteht aus zwei an ihrer
Vorderkante verbundenen Stahlblechen 10 und 11; zu ihrer Lagerung an der Führungswange
8 dient ein Vulkollanlappen 12 mit geringer Eigensteife, dessen eines Ende zwischen
den beiden Stahlblechen 10 und 11 in der Nähe der Vorderkante der Weichenzunge angebracht
und dessen anderes Ende fest mit der Führungswange 8 verbunden ist. Die Stahlbleche
10 und 11 haben nun eine solche Länge, daß sich ihre freien Enden an der Führungswange
8 abstützen. Dadurch ist eine genaue Führung der Weichenzunge 9 gewährleistet. Um
eine schnelle Umschaltzeit der Weichenzunge zu erreichen, ist diese sehr kurz gebaut.
Die F i g. 3 stellt etwa einen Maßstab 5:1 dar. An Stelle der Stahlbleche 10 und
11 können die Seitenwände auch aus Kunststoff bestehen. In diesem Fall ist es jedoch
notwendig, daß die Vorderkante der Weichenzunge 9 aus ferromagnetischem Material
besteht.
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Die Magnetkerne4 und 5 bestehen aus Weicheisen mit geringer Remanenz.
Dadurch ist es möglich, bei Kompensation des Dauererregungsflusses die Magnetkerne
praktisch vollständig zu entmagnetisieren, was eine hohe Umschaltgeschwindigkeit
der Weichenzunge sehr begünstigt. Die Magnetkerne 4 und 5 sind so ausgebildet, daß
sich im Zusammenwirken mit der Weichenzunge 9 immer geschlossene magnetische Kreise
bilden.
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Jeder der Magnetkerne 4 und 5 in der F i g. 4 enthält zwei Dauererregungswicklungen
D4 bzw. D5 (magnetische Flüsse 0 D4, 0 D5). Diese Dauererregungswicklungen sind
hintereinandergeschaltet und liegen an einer Gleichspannungsquelle U. Wegen der
E-förmig ausgebildeten Schenkel dieser Magnetkerne haben diese beiden Wicklungen
auf einem Magnetkern verschiedenen Wicklungssinn. Weiterhin besitzt jeder der Magnetkerne
hintereinandergeschaltete Anzugserregungswicklungen A4 und A5 (magnetische Flüsse
ç A4, Q, A5) und hintereinandergeschaltete Gegenerregungswicklungen G4 und G5 (magnetische
Flüsse 0 G4, 0 G5). Die Anzugserregungswicklungen A4 und Gegenerregungswicklungen
G5 des gegenüberliegenden Elektromagnets sind hintereinandergeschaltet und liegen
an der Impulsspannungsquelle U2. Die Anzugserregungswicklungen A5 und die Gegenerregungswicklungen
G4 sind ebenfalls hintereinandergeschaltet und liegen ebenfalls an der Impulsspannungsquelle
U2. Auch bei diesen zuletzt genannten beiden Wicklungsarten gilt, daß auf einem
Magnetkern die Wicklungen des gleichen Typs verschiedenen Wicklungssinn besitzen.
Die Weichenzunge 9 ist in ihrer Größe in diesem Ausführungs-
beispiel so ausgelegt,
daß ihr magnetischer Widerstand relativ klein ist, so daß sich der magnetische Fluß
(0A4 oder auch çA5) eines Magnetkerns im wesentlichen über die Zungenvorderkante
schließt und nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil quer durch diese hindurch
in den gegenüberliegenden Magnet übertreten kann. Wie schon erwähnt, haben die Dauererregungswicklungen
D4 und D5 eine solche magnetische Wirksamkeit, daß an gegenüberliegenden Polen der
Magnetkerne gleichnamiger Magnetismus herrscht, die Anzugserregungswicklungen A4
und A5 sind so geschaltet, daß ihr magnetischer Fluß jeweils die Dauererregung unterstützt,
während die Gegenerregungswicklungen so geschaltet sind, daß ihr magnetischer Fluß
jeweils der Dauererregung entgegenwirkt.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend F i g. 5 sind ebenfalls
wieder Dauererregungswicklungen D4, und Dss vorgesehen, die hintereinandergeschaltet
sind und wieder an der Gleichspannungsquelle Ul liegen. An Impulsspannungsquellen
U2 liegen wieder, wahlweise betätigbar, die hintereinandergeschalteten Anzugserregungswicklungen
A4' bzw. A5,. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 fehlen hier
jedoch die Gegenerregungswicklungen. Der magnetische Widerstand der Weichenzunge
ist durch entsprechend dünnes Material der Stahlbleche 10 und 11 sehr groß gewählt.
Dadurch wird erreicht, daß der von einem Magnetkern, beispielsweise dem Kern 4,
ausgehende magnetische Fluß im Beispiel di A4' zu einem nicht unwesentlichen Teil
durch die Weichenzunge 9 in den gegenüberliegenden Magnetkern S übertritt und dort
eine Kompensation der Dauererregung bewirkt, während der restliche Teil des magnetischen
Flusses A4, sich über die Weichenzunge in deren Längsrichtung von oben nach unten
schließt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende: Es sei angenommen,
daß die Dauererregung der Weichenanordnung eingeschaltet sei, die Weichenzunge liege
in ihrer in F i g. 1 gestrichelt dargestellten Lage am Magnetkern 5. Kommt jetzt
ein Brief oder Beleg in der Förderrinne 1 an, der in die Förderrinne 6 gelangen
soll, so wird von einer nicht dargestellten Zuordnerschaltung ein Signal an die
Impulsspannungsquelle U2 gegeben und die letztere gleichzeitig mit den Anzugserregungswicklungen
A4 bzw. A4, verbunden. Diese Spannungsquelle gibt einen Impuls bestimmter Größe
mit der in den Fig. 4 und 5 angenommenen Polarität an die genannten Anzugserregungswicklungen
ab. In dem Magnetkern 4 entsteht ein Fluß ç A4 bzw. 0 A4,, der auf die Weichenzunge
9 eine Anzugskraft ausübt. Da gleichzeitig durch die beschriebenen Maßnahmen in
dem Magnetkern 5 eine Kompensation des Dauererregungsffusses ( D5 bzw. 0 D5,) stattfindet
und dieser Magnetkern dadurch entmagnetisiert wird, klappt die Weichenzunge mit
hoher Geschwindigkeit (2sec) an die Pole des Magnetkerns 4. Soll die Weiche zu einem
späteren Zeitpunkt wieder in ihre andere Lage geklappt werden, so wird die Impulsspannungsquelle
mit den Anzugserregungswicklungen A5 bzw. A5, verbunden.