DE2521532B2 - Anordnung zur Beeinflussung des axialen Bewegungsablaufs eines Magnetankers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In verschiedenartigsten Einrichtungen werden zur Betätigung mechanischer Elemente Elektromagneten eingesetzt Die Anker der Elektromagnete sind dabei im allgemeinen mittels mechanischer Übertragungselmente mit den zu verschiebenden bzw. zu verschwenkenden mechanischen Aggregaten gekoppelt. Die von den Magnetankern anzutreibenden Aggregate führen sowohl kennlinienbedingt als auch im Hinblick auf die ihnen innewohnende Massenträgheit zumeist vom Moment der Erregung des Elektromagneten an eine Bewegung mit stetig zunehmender Geschwindigkeit aus. Die mechanischen Beanspruchungen und die Geräuschentwicklung bei Auftreffen der angetriebenen Aggregate auf üblicherweise deren Endlage fixierende Anschläge können erheblich sein.

Es ist in diesem Zusammenhang aus der DT-AS 16 14 744 bereits bekannt, eine mit dem Magnetanker verbundene Betätigungsstange mit dem Kolben eines Dämpfungssystems zu koppeln. Der Einsatz mechanischer Dämpfungselemente beengt aber einerseits die Freizügigkeit der Konstruktion und ist im übrigen als verhältnismäßig aufwendig anzusehen.

Aus der DE-OS 20 50 820 ist der Einsatz eines veränderlichen Widerstandes als Stellungsgeber im Rahmen einer Anordnung zur genauen, schnellen und weitgehend stoßfreien Einstellung einer Sollage einer bewegten Masse bekannt, jedoch handelt es sich hierbei um eine Nachlaufsteuerung eines Stellmotors, der einerseits nicht die durch die Eigenart der Kraft-Weg-Abhängigkeit von Elektromagneten bedingten Probleme aufwirft und andererseits nicht mit konstanter Geschwindigkeit läuft, sondern kurz vor Erreichen der Sollage scharf abgebremst wird.

Weiterhin sind bereits mehrere Anordnungen bekannt geworden, die schaltungstechnische Maßnahmen zur Beeinflussung des Bewegungsablaufes des Magnetankers eines Elektromagneten vorsehen. Sämtliche bekannten Schaltungsanordnungen sind aber im Zusammenhang mit der Beeinflussung der Schaltzeit von Elektromagneten zu sehen. Demgemäß sind insbesondere Schaltungsanordnungen zur Beschleunigung der Anzugszeit eines Elektromagneten und Schaltungsanordnungen zur Konstanthaltung der Ansprechzeit von Elektromagneten trotz unterschiedlicher Betriebsspan

nung bekannt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zur Beeinflussung des axialen Bewegungsablaufs des Magnetankers eines ein drehbar gelagertes Aggregat antreibenden Elektromagneten in den Schaltphasen zu schaffen, mit der ohne mechanische Dämpfungselemente eine Verringerung der mechanischen Beanspruchungen und der Geräuschentwicklung bei Auftreffen angetriebener Aggregate

to auf Anschläge zu erzielen ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Aggregat mechanisch mit dem an den Eingang eines als Regelverstärker mit differenzierendem Verhalten (D-Regler) ausgebildeten Reglers angeschlossenen Abgriff eines Potentiometers gekoppelt ist und daß die Geschwindigkeit des Aggregates die Regelgröße eines den Elektromagneten, das Potentiometer und den Regler enthaltenden Regelkreises darstellt.

Als wesentlicher Vorteil der Erfindung ist anzusehen, daß trotz nichtlinearer Abhängigkeit des Drehwinkels des drehbaren Aggregates vom jeweiligen Verschiebeweg des axial verschiebbaren Elektromagneten keine schalUingstechnisch aufwendige Berücksichtigung dieser Nicht'inearität vorgenommen werden muß, sondern daß durch Kopplung des Potentiometers mit dem drehbaren Aggregat und Einsatz eines D-Regiers eine Kompensation dieser Nichtlinearität erfolgt. Der Einsatz eines Potentiometers, dessen Abgriff mit dem Magnetanker gekoppelt wird, ist dabei als optimal einfacher Aufbau einer im Zuge eines Regelkreises angeordneten Rückführeinrichtung zu werten.

Die erfindungsgemäße Anordnung impliziert eine Beeinflussung der Anzugszeit des Magnetankers, jedoch ist dies nicht das eigentliche Ziel der Beeinflussung des Bewegungsablaufs, sondern es wird vielmehr eine konstante Geschwindigkeit des Magnetankers angestrebt. Die Geschwindigkeit wird dabei so ausgelegt, daß im Hinblick auf die mechanischen Beanspruchungen und die Geräuschentwicklung einerseits und die

•ίο eigentliche Schaltzeit andererseits ein Optimum erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in 3 Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die F i g. 1 zeigt dabei eine im Rahmen von Rohrpostanlagen eingesetzte Weiche, deren Weichenzunge mittels eines Elektromagneten verschwenkt wird. Die F i g. 2 gibt in schematischer Darstellung einen Regelkreis zur Regelung der Geschwindigkeit der Weichenzunge an, während in der Fig.3 eine

so schaltungstechnische Realisierung dieses Regelkreises wiedergegeben ist.

Die in der F i g. 1 dargestellte Rohrpostweiche R W dient zur wahlweisen Verbindung des Eingangsstutzens ES mit den beiden Ausgangsstutzen ASi, AS2. Die wahlweise Verbindung wird durch die gestrichelt eingezeichnete Weichenzunge WZ hergestellt, die mittels des drehbar gelagerten Betätigungshebels BH in zwei verschiedene Stellungen einschwenkbar ist. Der Betätigungshebel BH ist einerseits mittels der Schraubenfeder SF mit dem Weichengehäuse verbunden und steht andererseits unter dem Einfluß der Betätigungsstange BS des Elektromagneten EM. Der Magnetanker MA des Elektromagneten EM trägt den Potentiometerschleifer PS des Schiebepotentiometers SP.

Während der Erregung des Elektromagneten EM führt die damit verbundene Längsbewegung des Magnetankers MA zu einer Verschiebung des Schleifers PS auf dem Schiebepotentiometer SP. Damit ergibt sich

während der Schaltphase des Elektromagneten £Meine stetige Veränderung der Ausgangsspannung des mit einem konstanten Ssrorn gespeisten Schiebepotentiometers SP. Die Ausgangsspannung beeinflußt — in in der F i g. 1 nicht gezeigter Weise — den Erregerstromkreis des Elektromagneten EM derart, daß eine zumindest annähernd gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit während der gesamten Schaltphase gegeben ist. Dies führt zu einer geräuscharmen Umschaltung der Weichenzunge WZ, was im Hinblick auf den oftmaligen Einbau derartiger Rohrpostweichen in mit Personen besetzte Räume von besonderer Wichtigkeit ist.

In Fig.2 ist in schematischer Darstellung der im Rahmen der Erfindung vorgesehene Regelkreis dargestellt. Die eigentliche Regelstrecke wird dabei durch den Elektromagneten EM, dessen Übertragungsverhalten durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung beschrieben werden kann, und die eigentliche Weichenmechanik WM gebildet, die unter dem Einfluß des Elektromagneten EM steht; dieses mechanische Gebilde läßt sich in seinem Übertragungsverhalten durch eine Verzögerungsfunktion zweiter Ordnung (schwingungsfähiges Gebilde) beschreiben. Die gestrichelte Verbindungslinie symbolisiert den mechanischen Antrieb des Schleifers des Potentiometers SP. Die Ausgangsspannung des Potentiometers SP, das von einem konstanten Strom gespeist wird, wird dem Regler R zugeführt, der im Hinblick auf den kapazitiven Charakter des Eingangswiderstandes Ze und den ohmschen Charakter des Rückführungswiderstandes Zr differenzierende Eigenschaften aufweist. Die Ausgangsspannung des Reglers R wird mit der Eingangsspannung des Elektromagneten EM in bekannter Weise in der Vergleichseinrichtung VE vorzeichenbehaftet addiert.

Die in der F i g. 3 angegebene schaltungstechnische Realisierung des in der F i g. 2 gezeigten Regelkreises beinhaltet als Regler mit differenzierendem Verhalten die Kombination des Kondensators Cd mit dem Widerstand Rd, die an den Schleifer des Potentiometers SP angeschlossen sind.

Die aus dem Differenzierglied Cd, Rd gewonnene Ausgangsspannung wird bei positiver Ausgangsspannung verstärkt am Ausgang des Transistors Ti und bei negativer Ausgangsspannung verstärkt am Ausgang des Transistors T2 abgenommen und dem die Erregerwicklung W des Elektromagneten EM speisenden Verstärker Vzugeführt. Die Dioden D 1, D 2 und D 3 sowie der Widerstand R1 dienen der Festlegung definierter Sperrspannungen der beiden Transistoren Ti, T2.

Der eigentliche Schaltvorgang wird durch Anlegen eines Steuerpotentials am Eingang E des Verstärkers V eingeleitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Beeinflussung des axialen Bewegungsablaufs des Magnetankers eines ein drehbar gelagertes Aggregat antreibenden Elektromagneten in den Schaltphasen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat (WZ) mechanisch mit dem an den Eingang eines als Regelverstärker mit differenzierendem Verhalten (D-Regler) ausgebildeten Reglers (R) angeschlossenen Abgriff eines Potentiometers (SP) gekoppelt ist und daß die Geschwindigkeit des Aggregates (WZ) die Regelgröße eines den Elektromagneten (EM), das Potentiometer (SP)und den Regier (Tty enthaltenden Regelkreises darstellt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (EM) den Antrieb einer Rohrpostweiche fÄH^darstellt.