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wlagnetkörper für permanentmagnetisch betätigbare Steuervorrichtungei
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(Zusatz zu Patentanmeldung P
Die Erfindung betrifft einen agnetörper mit mindestens einer örtlichen Magnetisierung
in Form eines oberflächennahen und im wesentlichen parallel zur Oberfläche liegenden
kurzen magnetischen Dipols, dessen Länge (Polabstand) vorzugsweise unter 2 mm liegt,
nach Patentanmeldung P .... ("Magnetkörper und Verfahren zu dessen Herstellung").
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Derartige Magnetkörper sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in
der älteren Patentanmeldung P ... der Anmelderin, eingereicht am 23. 12. 1975, beschrieben.
Die dort angegebenen Verfahren ermöglichen es, einen Permanentmagneten mit Polpaaren
mit zwei örtlich eng und gleichartig nebeneinander lokalisierten Polen, also echten
magnetischen Dipolen, zu versehen, die parallel zur Oberfläche des Permanentmagneten
in einem oberflächennahen Bereich liegen. Der scharf ausgeprägte Dipolcharakter
bringt es mit sich, daß die von den einzelnen Dipol-ilagnetisierungen ausgehenden
magnetischen Kräfte in der unmittelbaren Nähe der Dipole viel stärker
sind
als in unmittelbarer Nähe eines einzelnen iB5agnetpoles, der einem über größere
Bereiche verwaschenen Gegenpol zugeordnet ist, jedoch mit größer werdendem Abstand
sehr rasch abnehmen, so daß auch eine gegenseitige Störung verhältnismäßig nah benachbarter
Dipole nicht vorhanden ist. Man kann somit in einem einheitlichen Magnetkörper örtlich
scharf lokalisierte kräftige Magnetisierungen in verhältnismäßig großer Besetzungsdichte
vorsehen und erhält überdies noch den weiteren wichtigen Vorteil, daß jede dieser
Magnetisierungen eine scharf ausgeprägte Richtung aufweist, die ebenfalls zu Kodierungszwecken
ausgenutzt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Anwendungsmöglichkeiten
des in der älteren Anmeldung beschriebenen Magnetisierungsprinzips.
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L:in Magnetkörper mit den eingangs angegebenen Merkmalen ist er-Permanentmagnet
eines findungsgemäß gekennzeichnet durch seine Verwendung als/Permanentmagnet-Schlüssels
für eine permanentmagnetisch betätigbare Steuervorrichtung, insbesondere ein permanentmagnetisch
beStigbares Schloß, mit mindestens einem durch Magnetkraft bewegbaren Sperrelement,
das durch den Permanentmagnet-Schlüssel aus einer Außerbetriebsstellung in eine
Betriebsstellung zur Ausübung einer Steuerfunktion bewegbar ist.
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Wie sich in der Praxis gezeigt hat, läßt sich das in der älteren Anmeldung
beschriebene Magnetisierungsverfahren besonders vorteil-:haft bei allen Arten von
permanent-magnetisch betätigbaren Steuer-'vorrichtungen, insbesondere permanentmagnetisch
betätigbaren Schlössern,
anwenden. Hierbei ergibt sich vor allem
eine höhere Linstellgenauigkeit der durch den Schlüssel gesteuerten Sperrelemente,
wodurch insbesondere die Funktionssicherheit erhöht wird. Bei einigen Schloßarten
wird durch die Dipolmagnetisierung überhaupt erst eine für die Praxis akzeptable
Lösung der Kodierung des Permanentmagnet-Schlüssels erreicht.
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Die Dipolmagnetisierung läßt sich insbesondere bei zwei verschiedenen
Schloßgattungen anwenden. Zum einen betrifft dies ein Schloß, bei dem das Sperrelement
als ein punkt- oder strichförmig aufliegender, vorzugsweise kugelförmiger Sperrkörper
ausgebildet ist, der in einer Kammer frei beweglich ist, in seinen Außerbetriebsstellungen
eine Bewegung einer Zuhaltung sperrt und in seiner Betriebsstellung deckungsgleich
zu einer im Bereich der Kammer angeordneten, zur Aufnahme des Sperrkörpers dienenden
Vertiefung liegt, so daß der Sperrkörper eine Bewegung der Zuhaltung nicht mehr
sperrt (vgl. z.B. P 25 13 500.6 oder P .... (Mittels eines Permanentmagnet-Schlüssels
betätigbares Drehzylinderschloß", eingereicht am 23. 12. 1975)). Ein solches Schloß
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer mindestens zwei Sperrkörper
angeordnet sind, die in ihrer Betriebsstellung durch den im Schlüssel gebildeten
zugehörigen magnetischen Dipol unmittelbar nebeneinander liegend an vorgegebener
Stelle und in vorgegebener Richtung gehalten sind. Diese Ausgestaltung hat gegenüber
den herkömmlichen Schlössern, bei denen in einer Kammer nur ein Sperrkörper angeordnet
werden kann, den Vorteil, daß die Anzahl der möglichen Permutationen erhöht wird,
da nicht nur der Ort
.der örtlichen Magnetisierung, sondern auch
deren Richtung zur Kodierung benutzt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
durch die Verwendung zweier Sperrkörper statt nur eines Sperrkörpers die Punktpressung
verringert wird, die von dem Sperrkörper bzw.
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den Sperrkörpern bei Gewaltanwendung an die benachbarte Anlagefläche
übertragen wird. Da es sich bei der benachbarten Anlagefläche im allgemeinen um
die den Schlüsselkanal begrenzende, relativ dünne Trennwand handelt, ist die Verringerung
der Punktpressung von erheblicher praktischer Bedeutung.
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Zum anderen läßt sich die Dipolmagnetisierung anwenden bei einem
Schloß, bei dem das Sperrelement als mit einem kodierten Permanentmagneten versehener,
um ene Achse drehbarer Rotor ausgebildet ist, der eine Bewegung einer Zuhaltung
in einer als Betriebsstellung dienenden vorgegebenen Winkellage sperrt und in seinen
übrigen Stellungen freigibt, vgl. z.B. DT-OSen 1 9ol 968, 2 123 168, 2 254 657 usw.
Ein solches Schloß ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische
Kodierung des Permanentmagneten des Rotors aus einer örtlichen Magnetisierung, insbesondere
einer Dipolmagnetisierung, entsprechend der des Schlüssels, oder einer Diametralmagnetisierung,
bei der der gesamte Permanentmagnet in zwei gegensätzliche polarisierte Magnetbereiche
unterteilt wird, besteht. Es ist also möglich, den Permanentmagneten des Rotors
entweder in herkömmlicher Weise diametral zu magnetisieren (wobei die Trennlinie
zwischen den beiden Polbereichen mittig oder außer* mittig angeordnet werden kann)
oder aber - ähnlich wie den Permanentmagneten des Schlüssels - mit örtlichen Magnetisierungen
zu
versehen. In jedem Fall ergibt sich durch die Dipolmagnetisierung
des Schlüssels eine Einstellgenauigkeit des Rotors, die der herkömmlicher Schlösser
weit überlegen ist.
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Bei derartigen Schlössern sind üblicherweise mehrere Sperrelemente
(also mehrere Kammern mit Sperrkörpern bzw. mehrere Rotoren) vorgesehen. In diesem
Fall ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Permanentmagnet-Schlüssel mit
einem durchgehenden Permanentmagnetstreifen versehen, in dem sämtliche magnetische
Dipole zur Betätigung aller Sperrelemente gebildet sind. Hierbei kann der plattenförmig
ausgebildete Permanentmagnetstreifen beidseitig mit Dipden versehen sein. Es ist
somit nicht mehr, wie bei den meisten herkömmlichen permanentmagnetisch betätigbaren
Schlössern, erforderlich, jedem Sperrelement im Schlüssel einen gesonderten Permanentmagneten
zuzuordnen; durch die Dipolmagnetisierung ist es vielmehr möglich, die verschiedenen
örtlichen Magnetisierungen in einem einzigen Permanentmagnetstreifen vorzusehen.
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Aus dem oben stehenden dürfte deutlich sein, daß das erfindungsgemäße
Prinzip nicht auf eine spezielle Ausführungsform eines permanentmagnetisch betätigbaren
Schlosses beschränkt ist. Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich sowohl bei Drehzylinderschlössern,
bei denen ein Zylinderkern in einem Schloß zylinder drehbar ist, wie auch bei sog.
Druckzylinderschlössern, bei denen ein Zylinderkern in einem Schloßzylinder axial
verschiebbar ist, verwenden.
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Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine
Einrichtung zur Erzielung einer Dipolmagnetisierung; Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung
entlang der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch
einen Teil eines permanentmagnetisch betätigbaren Schlosses; Fig. 4 eine Ansicht
in Richtung der Pfeile IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 eine Ansicht in Richtung der Pfeile
V-V in Fig. 3; Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Permanentmagnet-Schlüssels
für das Schloß nach Fig. 3 in verkleinertem Maßstab; Fig. 7 eine schematische Schnittansicht
durch einen Teil einer anderen Ausführungsform eines permanentmagnetis ch betätigbaren
Schlosses; Fig. 8 eine Ansicht in Blickrichtung der Pfeile Vill-Vill in Fig. 7;
Fig. 9 eine Ansicht in Richtung der Pfeile IX-IX in Fig 7.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen zur Erläuterung des in der älteren Anmeldung
beschriebenen
Dipolmagnetisierungsverfahrens einen z.B. aus Oxidkeramik bestehenden plattenförmigen
Magnetkörper 2, auf den -eine mit engem Radius haarnadelförmig gebogene Schleife
eines Leiters 4 mit ihrer Spitze an einer gewünschten Magnetisierungsstelle 6 aufgesetzt
ist. Bei einem Magnetisierungsstrom mit der angegebenen Polarität erhält man an
der Magnetisierungsstelle 6 einen oberflächennahen scharf lokalisierten magnetischen
Dipol, dessen Südpol oberhalb und dessen Nordpol unterhalb der Zeichenebene liegt.
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Der Magnetkörper 2 hat beispielsweise eine Dicke von 2,5 mm. Die Leiterschleife
besteht aus Kupfer oder Silberdraht mit kreisrundem Querschnitt von 2,5 mm2, der
Abstand zwischen den Schenkeln der Leiterschleife beträgt etwa o,5 mm. Der Magnetisierungsstrom
kann bei dieser Anordnung maximal etwa lo4A betragen und von einer 750 W Sekunden-Kondensatorentladung
geliefert werden. Bei der angegebenen Dicke des Magnetkörpers 2 von 2,5 mm können
auch auf der Unterseite noch Dipolmagnetisierungen eingeprägt werden, ohne daß sich
gegenseitige Störungen der beiden oberflächennahen Magnetisierungsmuster ergeben.
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Die Fig. 3 bis 6 zeigen schematisch und nur ausschnittsweise ein permanentmagnetisch
betätigbares Schloß lo, bei dem ein in der eben beschriebenen Weise magnetisierter
Magnetkörper 2a als Permanentmagnet für den Permanentmagnet-Schlüssel 12 benutzt
wird (vgl. Fig. 5, 6).
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Wie in Fig. 3 dargestellt, besitzt das permanentmagnetisch betätibare
Schloß lo einen Schloßkörper 14, z.B, einen Zylinderkern eines-Dreh- oder Druckzy1ind9
6z
mit einem Schlüsselkanal 16 zum Einstecken des Permanentmagnet-Schlüssels
12 versehen ist.
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im Schloßkörper 14 ist eine Zuhaltung 18 verschiebbar angeordnet.
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Die Zuhaltung 18 ist an ihrer Unterseite mit kreisförmigen Ausnehmungen
20 versehen, db gemeinsam mit der gegenüberliegenden Wand 22 des Schloßkörpers 14
Kammern zur Aufnahme von Sperrelementen bilden. Die Sperrelemente bestehen aus kugelförmigen
Sperrkörpern 24 aus magnetischem Werkstoff, von denen jeweils zwei in einer Kammer
20 angeordnet sind. Im Bereich der Kammern 20 sind Vertiefungen 26 vorgesehen, in
die jeweils die zwei zugehörigen Sperrkörper 24 eintauchen können.
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Wenn daher die Sperrkörper 24 deckungsgleich zu den Vertiefungen 26
liegen, läßt sich die Zuhaltung 18 nach unten (in Fig. 3) verschieben, während die
Sperrkörper 24 in ihren übrigen Stellungen eine nach unten gerichtete Bewegung der
Zuhaltung 18 verhindern.
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Es versteht sich, daß die Zuhaltung 18 zur Ausübung einer Steuerfunktion,
z.B. einer Sperrfunktion, benutzt wird, wobei jedoch die Einzelheiten dieser Steuerfunktion
der Einfactheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Wie in Fig. 5 dargestellt , besteht der Magnetkörper 2a des Perma-,nentmagnet-Schlüssels
12 aus einem durchgehenden Magnetstreifen, N-S auf dem sämtliche DipolmagnetisierungeÇ
für die Sperrkörper 24 angebracht sind. Wenn auch in Fig. 5 die Dipole zur Veranschaulichung
eingezeichnet sind, so versteht sich jedoch, daß die Dipole
in
Wirklichkeit mit dem Auge nicht erkennbar sind. Wie sich in der Praxis gezeigt hat,
werden durch einen derartigen Dipol zwei kugelförmige Sperrkörper 24 der dargestellten
Art sehr präzise positiorniert, wobei die Ausrichtung der beiden Sperrkörper 24
durch die Achse des Dipols festgelegt wird. Da, wie insbesondere aus den Fig.
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4 und 5 hervorgeht, nicht nur der Ort, sondern auch die Richtung -des
Dipols zur Kodierung beiträgt, ist die Zahl der möglichen Permutationen wesentlich
größer als bei einer Anordnung, bei der nur ein einzelner Sperrkörper einer örtlichen
Magnetisierung zugeordnet ist. Da die Dipole zum einen relativ große, streng lokalisierte
Magnetisierungskräfte erzeugen und zum anderen eine gegenseitige Beeinflussung der
Dipole nicht vorhanden ist, werden die Sperrkör-,per aus jeder beliebigen Lage mit
absoluter Sicherheit und Präzision von dem eingesteckten Permanentmagnet-Schlüssel
12 in ihre Betriebsstellung bewegt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung zweier Sperrkörper
statt eines Sperrkörpers besteht darin, daß bei Gewaltanwendung die von den Sperrkörpern
24 auf die Wand 22 übertragene Punktpressung um die Hälfte verringert wird.
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Die Fig. 7 bis 9 zeigen schematisch und nur auszugsweise eine andere
Ausführungsform eines permanentmagnetisch betätigbaren Schlosses 30, bei dem die
Sperrelemente nicht als Kugeln, sondern als drehbar gelagerte Rotoren ausgebildet
sind. Das Schloß kann wiederum als Drehzylinderschloß oder als Druckzylinderschloß
ausgebildet sein.
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Das Schloß 30 weist einen Schloßkörper 32 auf, der wiederum mit
einem
Schlüsselkanal 34 zum Einstecken eines Permanentmagnet-Schlüs-,sels 36 versehen
ist. Der Permanentmagnet-Schlüssel 36 ist mit einem Magnetkörper in Form eines Magnetstreifens
2b versehen, der in der oben beschriebenen Weise mit Dipol-Magnetisierungen versehen
ist (vgl. Fig. 9).
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Benachbart zu dem Schlüsselkanal 34 sind zwei Rotoren 38 angeordnet,
die um Achsen 40 drehbar sind und jeweils mit einem Zylinderscheibenförmigen Permanentmagneten
42 versehen sind. Die Rotoren 38 sind mit Ausnehmungen 46 versehen, in die eine
als verschiebbarer Sperrbolzen ausgebildete Zuhaltung 44 eintauchen kann, wenn die
Rotoren 38 eine vorgegebene Winkellage einnehmen. Wenn also die Rotoren 38 die in
den Fig. 7 und 8 dargestellte Winkellage einnehmen, läßt sich die Zuhaltung 44 nach
unten (in Fig. 7) verschieben, während die Rotoren 38 in ihren übrigen Stellungen
eine Verschiebung der Zuhaltung 44 verhindern. Die Zuhaltung 44 kann z.B. in ihrer
(in Fig. 7) oberen Stellung die Bewegung eines Schloßteils sper--ren, während sie
eine solche Bewegung in ihrer unteren Stellung freigibt. Die konstruktiven Einzelheiten,
die zur Ausführung einer solchen Steuerfunktion der Zuhaltung 44 erforderlich sind,
wurden der Einfachheit halber weggelassen.
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Wie in Fig. 8 durch voll ausgezogene Linien und in Fig. 9 durch gestrichelte
Linien angedeutet ist, sind die Permanentmagnete 42 der Rotoren 38 mit einer diametralen
Magnetisierung versehen, bei der die zylinderscheiben-förmigen Magnete in zwei Bereiche
entgegengesetzter Polarität unterteilt sind. Bei herkömmlichen Schlösserin
dieser
Art war auch der Permanentmagnet-Schlüssel mit in der ;gleichen Weise diametral
magnetisierten einzelnen Permanentmagneten versehen. Entsprechend der vorliegenden
Lösung hingegen ist der Permanentmagnetschlüssel 36 wiederum mit einem durchgehenden
Mag-N-S netstreifen 2b versehen, in dem diskrete örtliche Dipole/zur Positionierung
der Rotoren 38 gebildet sind. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, werden durch die
Dipole im Permanentmagnet-Schlüssel 36 die Rotoren 38 sehr viel präziser positioniert
als bei der Verwendung von herkömmlich magnetisierten einzelnen Schlüsselmagneten.
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Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die Dipole eine relativ
große, örtlich konzentrierte Magnetkraft ausüben, die bei entsprechender Anordnung
über einen verhältnismäßig großen Hebelarm auf die Rotoren einwirken und damit ein
relativ großes Drehmoment erzeugen.
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Wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, sind die Permanentmagnete
42 der Rotoren 38 diametral (lateral) magnetisiert, wobei die Trennlinie zwischen
den beiden Polbereichen entweder mittig (rechte Zweite in Fig. 8) oder auch außermittig
(linke Seite in Fig. 8) angeordnet sein kann. Im Gegensatz zu dem dargestellten
Ausführungsbeispiel könnten die Permanentmagnete der Rotoren statt mit einer lateralen
Magnetisierung mit Dipolmagnetisierungen versehen werden.
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Auch in diesem Fall erhält man eine sehr große Einstellgenauigkeit
für die Rotoren.