DE2450345C3 - Elektromagnetischer Antrieb - Google Patents

Description

Dk hrt'induiig bezieht sich auf einen elektromagnetischen Antrieb /ur schrittweisen Drehung einer Weile, zumindest bestehend aus einem LlektromauiK'isvstem mit einem feststehenden, eine Erregerwicklung tragenden Magnetkern und einem beweglichen Jochteil mit angelenkter Schubstange.

Ein derartiger elektromagnetischer Antrieb zur schrittweisen Drehung einer Weile ist aus dem DE-CiM 1865956 bekannt. Dieses elektromagnetische Schrittschaltwerk besitzt einen Elektromagneten, dessen Anker über eine Schaltklinke auf ein Schdltrad einwirkt, das bei jeder Erregung des Elektromagneten um einen bestimmten Winkel gedreht wird, um eine

ίο Kontaktwalze in die nächste Schaltstellung zu bringen. In der Technischen Rundschau Nr. 51 vom 5. Dezember 19fty, Seite 37 (Bild 3) ist ein elektromagnetisch betätigter Schrittschaltantrieb beschrieben, dessen Elektromagnet über einen Anker eine in den Zahnkranz eines Zahnrades eingreifende Stoßklinke derart antreibt, daß bei jeder Erregung des Elektromagneten das Zahnrad um einen Zahn oder einen Schritt weiterschaltet. Es ist eine größere Anzahl von Stromimpulsen, die der Anzahl der Zähne des Zahnrades entspricht, notwendig, um eine vollständige Drehung der Zahnradwelle zu erreichen.

Ein Antrieb für einen hin- und hergehenden Schieber ist in der GB-PS 864162 beschrieben, bei dem die elektromagnetischen Kräfte im Luftspalt eines

a₅ Magne'.kerns ausgenutzt werden. Der hierbei erzielbare Hub ist verhältnismäßig gering und für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung nicht geeignet.
Der aus der DE-AS 1167 963 bekannte Schrittmotor besteht im wesentlichen aus einem polarisierten Rotor, der einem steuerbaren Drehfeld nachläuft. Die Kopplung zwischen Rotor und Stator erfolgt dabei über ein magnetisches Kraftfeld. Dies hat zur Folge, daß sich der Rotor nach erfolgter Drehbewegung auf

seine neue Stellung einpendelt. Derartige Antriebe sind teuer, und zur Unterdrückung der Pcndclungen müssen gegebenenfalls besondere Maßnahmen getroffen werden.

Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnctischen Antrieb zur schrittweisen Drehung einer Welle zu schaffen, der eine pendelfreie schrittweise Drehung gestattet und unter Einsatzeines Ausgleichsrades nach Art eines Schwungrades eine weitgehend gleichmäßige Drehung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Antrieb der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl von einem Verteiler gespeister Elektromagnetsysteme an der Welle nach Art einer Kurbelwelle angreifen, wobei benachbarte Schubstangen jeweils fortlaufend um einen bestimmten Drehwinkel gegeneinander versetzt sind und daß in der Weg-Hubbahn jeder Schubstange ein von der Schubstange gesteuerter Unterbrecher angeordnet ist, der im Stromkreis der Erregerwicklung des zugehörigen Elektromagnetsystems liegt. Der technische Fortschritt gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist darin zu sehen, daß mit dem elektromagnetischen Antrieb gemäß der Erfindung mit verhältnismäßig geringem Aufwand vollständige Drehungen schneller Folge erhielt werden können. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die Magnetkerne und die Jochteile der Elektromagnetsysteme E-förmig gestaltet, wobei die Erregerwicklungen die bis zu ihrer Mitte reichenden MittelschciAel der Magnetkerne fest umgeben, während die Mittehxhenkel der Jochteile bis zu der Mitte der Erregerwicklungen in diese eintauchen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist

jede Schubstange zwei Schaltnocken auf, die den Unterbrecher in eine bestimmte Schaltstellung bringen. Vorteilhafterweise ist der Unterbrecher ein Schalter nach Arteines Kippschalters, dessen Beiätigungsglied in der Wegbahn der Schalterm>cken liegt. Es ist zweckmäßig, zur Erzielung einer weitgehend gleichmäßigen Drehung der Antriebswelle die Welle mit einem Ausgleichsrad nach Art eines Schwungrades zu verbinden. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen elektromagnetischen Antrieb zur schrittweisen Drehung einer Welle in der Draufsicht, und

Fig. 2 den Antrieb gemäß Fig. 1 im Längsschnitt A-A.

Der in Fig. 1 gezeigte elektromagnetische Antrieb besteht im wesentlichen aus einer Mchn-ihl, z. B. vier Elektromagnetsystemen 1 bis 4, die gesteuert über einen vorgeschalteten. Impulse in zyklischer Folge liefernden Verteiler 5 und nachgeschalteten Unterbrechern 6 bis 9 über zugehörige Schubstangen 10 bis

13 auf eine gemeinsame Welle 14 nach Art einer Kurbelwelle wirken. Jedes Elektromagnetsystem 1 bis 4 besteht aus einem feststehenden E-förmigcn Magnetkern la, ta... bzw. Aa und einem ebenfalls E-form ig gestalteten beweglichen Jochteil Ib, 2b... bzw. Ab. Auf den Mittelschenkel des feststehenden Magnetkerns la... bzw. Aa eines jeden Elektromagnetsystems 1 bis 4 ist eine Erregerwicklung Ic, 2c... bzw. 4c fest aufgebracht. Die Anordnung der Erregerwicklung Ic, 2c... bzw. 4c ist dabei so gewählt, daß der Mittelschenkcl jedes Magnetkerns la bis Aa in die zugeordnete Erregerwicklung Ic, 2c... bzw. 4c etwa bis Spulenmitte eintaucht. Die andere Spulenhälfte dient dabei zur Aufnahme des Mittelschenkels des beweglichen, in Richtung Magnetkern verschiebbaren Jochteils 16,2h,... bzw. Ab, wobei der äußere magnetische Rückschluß jeweils durch die Außenschenkel der E-förmigen Kernteile la und Ib,... bzw. Aa und Ab gebildet wird.

Die schon genannten Schubstangen 10 bis 13 sind jeweils an das bewegliche Jochteil Ib,... bzw. Ab des zugeordneten Elektromagnetsystems 1,... bzw. 4 angelenkt, wobei jede der Schubstangen 10 bis 13 ferner zwei Schaltnocken 10a und 10b,... bzw. 13<i und 13 b zur Betätigung des in ihrer Weg-Hubbahn liegenden Unterbrecherschalters 6',... bzw. 9' aufweist. Mit ihrem anderen Ende ist jede Schubstange 10 bis 13 an die schon erwähnte allen Schubstangen 10 bis 13 gemeinsame in Stützlagen 15 drehbar gelagerte Welle

14 angelenkt. Die Verbindung mit der Welle 14 ist dabei so gewählt, daß jede Schubstange 10 bis 13 gegenüber der ihr benachbarten um 90° versetzt an der gemeinsamen Welle 14 angreift. Zwecks Erzielung eines runden Laufes ist fest mit dem einen Ende der Welle 14 ein Ausgleichsrad 16 (Fig. 2) verbunden, das zugleich als Antrieb einer nicht dargestellten Transporteinrichtung oder dergleichen dient und als Schwungrad ausgebildet ist.

Zur zyklischen Aussteuerung der Elektromagnetsysteme 1 bis 4 zwecks Erzielung einer schrittweisen Drehung der Welle 14 dient der allen Elektromagnetsystemen 1 bis 4 vorgeschaltete gemeinsame Verteiler 5, der von einer Stromquelle 17 gespeist ist. Auf den Aufbau des an sich bekannten Verteilers 5 soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. Es genügt zu sagen, daß er nach Inbetriebnahme (Schalter 18, Fig. 2) in zyklischer Folge Spannungsimpuise auf zugeordnete Ausgänge 19/1 bis 19/4, jeweils einem bestimmten der Elektromagnetiysteme 1 bis 4 zugeordnet abgibt. Ein weiterer Ausgang 20 des Vcrtellers S dient als gemeinsamer Stromrückleitur und ein zusätzlicher Ausgang 21 als gemeinsamer Schutzleiter. Über ein Klemmbrett 22 ist jeder der Ausgänge 19/1 bis 19/4 mit dem ersten Wicklungsende der Erregerwicklung Ic,... bzw. 4c des ihm zugehörigen Elektromagnetsystems 1, 2,... bzw. 4 verbunden, hingegen ist jedes zweite Wicklungsende einer Erregerwicklung Lc bis 4c über den von der Schubstange 10, 11,... bzw. 13 zu betätigenden Unterbrecher 6, 7... bzw. 9, der als normaler Ein-Aus-Schalter fungiert, an ein weiteres Klemmbrett 23 geführt, an welches der schon genannte Ausgang 20 des Verteilers 5 angeschaltet ist.

Die Wirkungsweise des elektromagnetischen Antriebs ist folgende: Gestartet wird der Antrieb durch Betätigen des Schalters 18 des Verteilers 5, der daraufhin in zyklischer Folge Spannungsimpulse über seine Ausgänge 19/1 bis 19/4 abgibt. Ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Welle 14 ist der erste auf den Ausgang 19/1 gegebene Impuls bereits wirksam geworden. Dieser Impuls hat das verschiebbar gelagerte Jochteil Xb des Elektromagnetsystems 1 in die gezeigte Stellung gebracht. Der Schaltnocken 10ft hat den Schalter 6' des Unterbrechers 6 in »Aus«-Stellung überführt. Der zweite Vcrteilerimpuls der zyklisch gelieferten Impulsreihe gelangt über den Ausgang 19/2 an die Erregerwicklung 2c des zweiten Elektromagnetsystems 2. Da der diesem Magnetsystem 2 nachgeschaltete Unterbrecher 7 in »Ein«-Stellungsteht, kommtder Impuls zur Wirkung, und das sich in der Erregerwicklung 2c aufbauende Magnetfeld zieht den Mittelschenkel des Jochteils 2b in die Erregerwicklung 2c hinein, wobei die angelenkte Schubstange Il die Welle 14 um einen weiteren 90°-Schritt dreht. Noch während der Bewegung der Schubstange 11 wird dabei der Schalter 7' in »Aus«- Stellung gebracht und das zweite Elektromagnetsystem 2 abgeschaltet. Die nachfolgend auf die Ausgänge 19/3 und 19/4 gegebenen Impulse wirken in entsprechender Weise. Ist ein Umlauf beendet, so beginnt der Verteiler 5 wieder mit der Erregung des ersten Elektromagnetsystems 1 usw. Durch geeignete an sich bekannte Mittel ist es dabei möglich, die Frequenz des Verteilers 5 so zu beeinflussen, daß die Welle 14 mit jeder gewünschten Drehgeschwindigkeit rotiert.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das gezeigte Aiisführungsbeispiel beschränkt ist. An Stelle der hier gewählten vier Elektromagnetsysteme 1 bis 4 könnte z. B. auch jede beliebig größere Anzahl Magnetsysteme gewählt werden, um dadurch die Leistung der Antriebseinrichtung zu erhöhen. Als Unterbrecher 6 bis 9 können auch elektrische (Reed-Kontakt) oder elektronische (Halbleiter-JSchalter verwendet werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Antrieb zur schrittweisen Drehung einer Welle, zumindest bestehend aus einem Elektromagnetsystem mit einem feststehenden, eine Erregerwicklung tragenden Magnetkern und einem beweglichen Jochteil mit angelenkter Schubstange, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von einem Verteiler (5) gespeiste Elektromagnetsysteme (1 bis 4) an der Welle (14) nach Art einer Kurbelwelle angreifen, wobei benachbarte Schubstangen (10 bis 13) jeweils fortlaufend um einen bestimmten Drehwinkel gegeneinander versetzt sind und daß in der Weg-Hubbahn jeder Schubstange (10 bis 13) ein von der Schubstange gesteuerte« Unterbrecher (6 bis 9) angeordnet ist, der im Stromkreis der Erregerwicklung (Ic bis 4c) des zugehörigen Elektiomagnetsystems (I bis 4) liegt.

2. Elektromagnetischer Antrieb nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (1<i bis 4a) und die Jochteile (Ib bis 4/>) der Elcktromagnetsysteme (I bis 4) E-förmig gestaltet sind und daß die Erregerwicklungen (Ic bis 4t) die bis zu ihrer Mitte reichenden Mittelschenkel der Magnetkerne (la bis 4a) fest umgeben, während die Mittelschenkel der Jochteile (1 b bis 4b) bis zu der Mitte der Erregerwicklungen (Ic bis 4c) in diese eintauchen.

3. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schubstange (10 bis 13) zwei Schaltnocken (ΙΟ« bis 13/)) aufweist, die den Unterbrecher (6 bis 9) in eine l>estimmte Schaltstellung (Ein, Aus) bringen.

4. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (6 bis 9) ein Schalter (6' bis 9') nach Art eines Kippschalters ist, dessen Betatigungsglied in der Wegbahn der Schaltnocken (10a bis 13h) liegt.

5. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecher (6 bis 9) aus magnetisch betätigbaren Reed-Kontakten bestehen.

6. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecher (6 bis 9) elektronische Schalter sind.

7. Elektronischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis ft, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecher (6 bis 9) unmittelbar vor der Umkehrung der Bewegungsrichtung der zugehörigen Schubstange (10 bis 13) betätigbar sind.

8. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (14) ein Ausgleichsrad (16) nach Art eines Schwungrades verbunden ist.