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Elektromagnetisches Schlaggerät Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches,
an ein Wechselstromnetz anschliessbares Schlaggerät mit einem eine Schlagwelle aufweisenden
Hubmagnet und einer elektronischen Steuerschaltung für den Hubmagnet.
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Bei bekannten elektromagnetischen Schlaggeräten dieser Art wird zur
gesteuerten Erregung des Hubmagnetes eine Arbeitsspannung gleichgerichtet und gesiebt,
oder es wird die Arbeitsspannung für den Magnet einem aufgeladenen Kondensator entnommen.
Die erforderlichen Gleichrichterschaltungen und der die elektrische Energie liefernde
Kondensatoren verursachen einen beträchtlichen Aufwand, insbesondere bei gewünschter
hoher Schlagkraft, d.h.
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kinetischer Energie, des Schlaggerätes, da sowohl die Gleichrichterschaltung
als auch der Kondensator für die Abgabe eines hohen Erregerstromes dimensioniert
sein müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Schlaggerät zu schaffen,
das keine Gleichrichterschaltung und keinen Kondensator zur Lieferung des Erregerstromes
des Hubmagnetes benötigt. Erfindungsgemäss ist hierzu das Schlaggerät dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerschaltung zur Erzeugung eines wählbar innerhalb einer einzigen Halbperiode
des Netzwechselstromes liegenden Steuerimpulses für einen in Reihe zur Erregerwicklung
des Hubmagneten an das Wechselstromnetz geschalteten Thyristors ausgebildet ist,
derart, dass der Hubmagnet höchstens durch eine Halbwelle des Netzwechselstromes
erregt wird, und dass der Hubmagnet ein geblechter Gleichstrommagnet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend
anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Hubmagnet teilweise in
Schrift und teilweise in Ansicht, Fig. 2 den Hubmagnet im Schritt längs der Linie
II-II der Fig. 1, Fig. 3 ein Blockschema einer elektronischen Steuerschaltung fur
den Hubmagnet.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Hubmagnet weist eine rechteckige
Grundplatte 1 und ein mit ihr verbundenes, z.B; verschraubtes, rechteckiges Gehäuse
2 auf, die beide bßispielsweise aus Gusseisen bestehen, d.h. einem ferromagnetischen
Werkstoff. Im Zentrum der Grundplatte 1 ist ein erstes Gleitlager 3 und im Zentrum
der oberen, der Grundplatte gegenUberliegenden Gehäusewand 4 ein zweites Gleitlager
5 angeordnet.
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Die beiden Gleitlager 3, 5 nehmen eine Schlagwelle 6 auf, die an ihrem
unteren Ende mit einer axialen Bohrung 7 zum Einsetzen
und Festschrauben
eines Schlagwerkes versehen ist.
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Mit der Grundplatte 1 ist ein E-förmip,es Grundkörper-Kernblechpaket
8 aus Trafoblech mittels Schrauben 9 befestigt. Das Kernblechpaket 8 weist eine
Mittenbohrung zur Durchführung der Schlagwelle 6 auf, Die äusseren Schenkel 10 des
Kernblechpaketes 8 erstrecken sich über angenähert die ganze Innenhöhe des Gehäuses
2, während der mittlere Schenkel 11 wesentlich kürzer ist. Der mittlere Schenkel
ii trägt eine Erregerwicklung 12, die etwa doppelt so hoch wie der mittlere Schenkel
ist.
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An der Schlagwelle 6 ist mittels Nieten 13 ein T-förmiges Joch-Kernblechpaket
14 aus Trafoblech befestigt, das in die Erregerwicklung 12 hineinragt. Durch eine
Schraubenfeder 15, die sich auf die Grundplatte 1 abstützt, wird das Joch-Kernblechpaket
14 und damit auch die Schlagwelle 6 nach oben gedrückt. Der bei dieser Ruhelage
des Joch-Kernbechpaketes 14 zwischen diesem und dem Grundkörper-Kernblechpaket 8
vorliegende Abstand S stellt den Hub der Schlagwelle 6 dar.
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Wenn der Erregerwicklung über nicht dargestellte Anschlüsse ein Stromimpuls
zugeführt wird, wird das Joch-Kernblechpaket 14 vom erzeugten Magnetfeld in die
Wicklung 12 hinein auf das Grundkörper-Kernblechpaket B gezogen, so dass sich die
Schlagwelle 6 sehr rasch nach unten verschiebt. Nach dem Verschwinden des Stromimpulses
drückt die Schraubenfeder 15 das Joch-Kernblechpaket 14 wieder in die dargestellte
Ruhelage, wodurch die Schlagwelle 6 nach oben in ihre Ausgangslage verschoben wird.
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Da der vorliegende Hubmagnet erfindungsgemäss mit einem Stromimpuls
erregt wird, der höchstens gleich einer Halbwelle der Netzspannung ist, d.h. der
Stromfluss immer die gleiche Richtung hat, ist der dargestellte Hubmagnet seinem
Aufbau nach als Gleichstrommagnet
ausgebildet. Da die erregende
Netzspannung aber nur während höchstens einer Halbwelle, d.h. während verhältnismässig
kurzer Zeit, angelegt wird, muss der Widerstand der Erregerwicklung 12 sehr klein
dimensioniert werden, was zur Folge hat, dass im Zeitpunkt des Einschaltens ein
hoher Erregerstrom fliesst. Um Magnetisierungsverluste möglichst klein zu halten,
ist der dargestellte Hubmagnet aus Blechpaketen zusammengesetzt, d.h. materialtechnisch
als Wechselstrommagnet ausgebildet.
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In Fig. 3 ist ein Blockschema einer elektronischen Steuervorrichtung
dargestellt, welche dazu ausgebildet ist, dem Hubmagnet nach Betätigung eines Auslösekontaktes
eine Halbwelle der Netzspannung oder ein einstellbarer Bruchteil der Halbwelle zuzuführen.
Die dargestellte Steuervorrichtung macht hierbei zur Steuerung der Kraftwirkung
des Hubmagnetes von der Phasenanschnittsteuerung Gebrauch.
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An die Netzwechselspannung von 220 V ist eine Speiseschaltung 21 angeschlossen,
welche einerseits die Betriebsspannung für die verschiedenen Schaltungsteile der
Steuervorrichtung und andererseits ein einem nichtdargestellten Transformator über
eine Diode entnommenes Steuersignal A für einen Schmitt-Trigger 22 liefert. Der
Schmitt-Trigger 22 wird demnach durch die Netzspannung bei Beginn jeder Periode
der Netzspannung ausgelöst, so dass sein Ausgangssignal B ein Rechtecksignal mit
der Netzfrequenz und der Impulsbreite einer halben Periode der Netzwechselspannung
ist. Das Ausgangssignal B des Schmitt-Triggers 22 ist einer Torschaltung 23 zugeführt.
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Mittels eines Auslösekontaktes 24 wird ein bestimmtes Potential, beispielsweise
ein negatives Potential, an den Eingang einer an sich bekannten Doppelschlagsperre
25 gelegt, welche
dazu dient, infolge Kontaktprellungen des Auslösekontaktes
24 auftretende Mehrfachimpulse zu unterdrücken. Der Ausgangsimpuls C der Doppelschlagsperre
25 setzt einen an letztere angeschlossenen Flipflop 26. Das Ausgangssignal O des
Flipflop 26 ist der Torschaltung 23 als Steuersignal zugeführt und bewirkt dadurch,
dass die Torschaltung für das Ausgangssignal B des Schmitt-Triggers 22 offen wird.
Das Ausgangssignal E der Torschaltung 23 steuert eine Zeitstufe 27, welche mittels
eines Potentiometers 28 einstellbar ist. Nach Ablauf der eingestellten Zeit, die
kleiner als eine Halbperiode der Netzwechselspannung ist, erscheint am Ausgang der
Zeitstufe 27 ein Signal F, das einer Impulsinverterstufe 29 zugeführt ist und die
einen entsprechenden Zündimpuls für eine Thyristorendstufe 30 abgibt. Die Thyristor-Endstufe
30 ist in Reihe zur Erregerwicklung des Hubmagnetes 31 geschaltet, wobei diese Reihenschaltung
an das Wechselstromnetz angeschlossen ist.
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Sobald die Thyristorendstufe 30 gezündet ist, liegt die genannte Erregerwicklung
an der Netzspannung. Je kleiner die in der Zeitstufe 27 eingestellte Zeit ist, desto
weniger wird dsmnach die erste nach Betätigung des Auslösekontaktes 24 auftretende
pottive Halbwelle der Netzspannung angeschnitten, d.h. desto grösser ist die Schlagstärke
des Hubmagneten. Das Löschen der Thyristorendstufe erfolgt selbständig im Nulldurchgang
von der positiven zur negativen Halbwelle. Ferner gibt die Zeitetufe 27 gletchzettig
mit dem Ausgangssignal F ein weiteres, impulsförmiges Ausgangssignal H ab, welches
dem Flipflop 26 zugefuhrt ist und diesen zurücksetzt. Infolge der Doppelschlagsperre
25, welche nur einen einzigen Impuls abgibt, solange der Auslösekontakt 24 geschlossen
ist, wird der Flipflop 26 erst wieder gesetzt, wenn der Auslösekontakt 24 geöffnet
und erneut geschlossen wird. Somit ist ausgeschlossen, dass das Schlaggerät unbeabsichtigt
ausgelöst wird.
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Die beschriebene Halbwellenerregung des Hubmagneten macht es unnötig,
eine Gleichrichterschaltung oder einen Speicherkondensator für den Arbeitsstrom
vorzusehen, so dass eine erhebliche Materialeinsparung möglich ist. Die beschriebene
Thyristorendstufe übt die doppelte Funktion einer Ein-und Ausschaltung und einer
Gleichrichtung aus. Ferner hat es sich gezeigt, dass die Schlagkraft des beschriebenen
Schlaggerätes mit Halbwellenerregung des Hubmagneten grösser ist als bei bekannten
Schlaggerätemagneten gleicher Abmessungon.
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Zudem weist das beschriebene Schlaggerät den Vorteil auf, dass die
an der Zeitstufe 27 durch Einstellung der Verzögerungszeit eingestellte Schlagstärke
bei jeder Auslösung des Schlaggerätes genau reproduziert wird; einzig starke Netzspannungsschwankungen
können geringe Abweichungen der Schlagstärks bewirken.