DE3319374C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchanker nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstel­ lung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 (DE-OS 17 89 100).

Solche Tauchanker sind Bestandteil von Elektromagneten, wel­ che z. B. in Relais mit Ansprechschwelle verwendet werden, wobei der Schaltzustand der Relais von der Stärke des durch­ fließenden Stroms abhängt. Wenn die Stromstärke eine An­ sprechschwelle übersteigt, bewirkt die Spule den Übergang eines mit einem Antriebsorgan versehenen Tauchankers von einer Extremstellung in die andere. Bei einer typischen An­ wendung ist die Vorrichtung ein Schaltautomat, bei dem das Antriebsorgan mechanisch auf eine andere Vorrichtung ein­ wirkt. Bei einer speziellen Anwendung ist die Vorrichtung ein Überstromschutzrelais, bei dem das Antriebsorgan auf einen Steuerkontakt einwirkt.

Aus der DE-AS 10 10 429 ist ein Tauchankerelektromagnet mit mehrteiligem Anker bekannt, mit welchem Stellglieder bei Spielzeugen und Modellen betätigt werden können. Dieser Tauch­ anker enthält zum einen einen quaderförmigen Weicheisenkern, zum anderen einen Blechstreifen, welcher auf seiner einen Seite eine Verbindung mit dem Weicheisenkern bildet, indem er U-förmig um diesen herumgebogen ist, und auf seiner ande­ ren Seite zu einem Haken als Antriebsorgan gebogen ist.

Aus der US-PS 35 93 240 ist ein Elektromagnet mit einem Tauchanker aus einem U-förmigen Blechstreifen bekannt. Die Schenkel des Blechstreifens sind durch einen Stift miteinander verbunden, über welchen ein zu betätigendes Element angeschlossen werden kann.

Aus der DE-OS 17 89 100 ist ein Tauchanker aus einem oder mehreren ineinandergeschachtelten, zylinderförmig ge­ bogenen Blechabschnitten mit jeweils einem in Längsrichtung verlaufenden Schlitz bekannt. Dieser Tauchanker ist dem gän­ gigen, zylinderförmigen Spulentyp angepaßt und nimmt den ma­ gnetischen Fluß effektiver auf als der vorstehend beschrie­ bene Anker. Dieser Anker ist leicht herzustellen. Das ge­ ringe Gewicht begünstigt die Reaktionsgeschwindigkeit des Elektromagneten, es macht den Anker für Vibrationen wenig empfindlich und reduziert die Heftigkeit des vom Anker her­ vorgerufenen Stoßes, wenn er am Ende seiner Bewegungsstrecke ankommt. Der Längsschlitz verringert überdies die Wirbel­ stromverluste.

Das zylinderförmige Blech oder eines der Bleche ist an einem Ende zu einem Antriebsorgan mit gleichbleibendem Querschnitt verlängert und weist eine Querbohrung auf, durch welche ein Stift verläuft. Das zu betätigende Element wird durch diesen Stift mit dem Blech verbunden.

Die bei der Herstellung des eigentlichen Ankers erzielte Wirtschaftlichkeit wird durch die Notwendigkeit beeinträch­ tigt, zusätzliche Mittel zur Verbindung mit einem zu betäti­ genden Element am Anker zu befestigen. Erstens ist die Ver­ bindung schwierig zu bewerkstelligen, wenn das Relais klein gebaut werden soll. Zweitens bergen solche Verbindungsmittel auch ein Risiko für Fehlfunktionen in sich. Es ist die Möglichkeit erwähnt, daß von dem zu betätigenden Element ein entsprechender Arm direkt in den Tauchanker eingreifen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tauchanker dahingehend auszubilden, daß er allein durch seine Form in einem weiten Anwendungsbereich ohne weitere Verbindungsmittel zur Betätigung anderer Vor­ richtungen geeignet ist und sich durch geringe Herstellungs­ kosten, erleichterte Montage und hohe Zuverlässigkeit aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem Tauchanker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Antriebsorgan durch einen im we­ sentlichen ebenen Bereich gebildet ist, der mit einem einen Haken definierenden Umriß versehen ist. Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe durch die Merkmale die Merkmale im Anspruch 5 gelöst.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Antriebs­ organ an seiner Basis eine Schulter auf, die eine Auf­ lage für eine Rückstellfeder bildet.

Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 5 kann der Tauch­ anker gleichzeitig mit dem einstückig verbundenen Antriebs­ organ mit gängigen Formwerkzeugen hergestellt werden.

Das Herstellungsverfahren ist kostengünstig und zeitsparend.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Relais mit An­ sprechschwelle nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Axialschnitt des Relais von Fig. 1,

Fig. 3 und Fig. 4 Schnitte längs der Ebenen III-III bzw. IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 eine Ansicht des Tauchankers in Richtung des Pfeils V von Fig. 2,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den zur Herstellung des Tauchankers verwendeten Blechabschnitt und

Fig. 7 eine Ansicht des Blechabschnitts in Richtung des Pfeils VII von Fig. 6 nach dem Ziehvorgang.

Das in der Zeichnung dargestellte Betätigungsorgan für ein Relais mit Ansprechschwelle enthält einen Rahmen 1 aus isolierendem Kunststoffmaterial, der ein zylindri­ sches Rohr 2 aufweist, das an jedem seiner Enden eine Endplatte 3, 4 trägt, die in bekannter Weise dazu die­ nen, das Relais an einem Träger zu befestigen und/oder (nicht dargestellte) Eingangs- und Ausgangsklemmen auf­ zunehmen. Die Axialdurchführung 6 des Rohrs 2 durch­ dringt die Endplatte 3. Die Axialdurchführung 6 steht auch über eine Öffnung 7 mit der Umgebung in Verbindung, die in der Endplatte 4 angebracht ist und von einem Kragen 8 umgeben ist.

Eine um das Isolierrohr 2 angebrachte elektrische Spu­ le 9 kann mit ihren zwei Enden 11, 12 (Fig. 1) in Serie in einen (nicht dargestellten) zu schützenden Stromkreis eingefügt werden. Die Enden 11 und 12 sind in üblicher Weise an (nicht dargestellten) Steuerklemmen des Relais befestigt, die von den Endplatten 3 oder 4 getragen werden.

In der Axialdurchführung des Rohrs 2 ist ein Tauchanker 13 verschiebbar angebracht. An seinem aus der Endplatte 3 herausragenden Ende 14 trägt der Anker 13 als Antriebsorgan einen Zapfen 16, dessen hakenförmiges Ende 15 in herkömmlicher Weise dazu dient, einen (nicht dargestellten) Kontakt in Ab­ hängigkeit von der axialen Lage des Tauchankers 13 zu steuern. An seiner Basis trägt der Zapfen 16 eine Nase 17, die rechtwinklig zur Achse Z-Z des Tauchankers 13 (Fig. 2) verläuft und von einer Gleitführung 18 erfaßt wird, die parallel zur Achse Z-Z verläuft. Die Gleit­ führung 18 ist zwischen zwei Säulen 19 gebildet, die einstückig mit der Endplatte 3 geformt sind.

An ihren unteren Enden sind die Säulen 19 durch einen Anschlag 21 für die Nase 17 miteinander verbunden. An ihren freien Enden weisen die zwei Säulen 19 gegenein­ ander gerichtete Schultern 22 auf. Die Schultern 22 bilden auf diese Weise ebenfalls einen Anschlag für die Nase 17. Über den Schultern 22 ist zwischen den Säulen 19 ein Schlitz 23 gebildet, dessen Breite kleiner als die Dicke der Nase 17 ist. Zwischen diesem Schlitz und den Enden der Säulen 19 weisen diese eine Einführungs­ schräge 24 auf. Um den Tauchanker 13 ist zwischen der Nase 17 und einer in der Endplatte 3 um den Ausgang der Axialdurchführung 6 angebrachten ringförmigen Aus­ nehmung eine Schraubendruckfeder 26 angebracht. Das von der Endplatte 3 abgewandte Ende 14 der Feder stützt sich auf einer Schulter 28 ab, die von dem Zapfen 16 gegenüber der Nase 17 getragen wird und die mit der gegen die Endplatte 3 gerichteten Kante der Nase 17 in einer Linie verläuft.

Der Tauchanker 13 ist auf diese Weise zwischen einer Ruheposition, in der die Nase 17 an den Schultern 22 an­ liegt, während der Anker 13 auf Seiten der Endplatte 3 teilweise aus dem Rohr 2 herausragt, und einer Erregungsposition beweglich, in der die Nase 17 am An­ schlag 21 anliegt, während sich der Anker 13 nahezu vollständig in der Axialdurchführung 6 des Rohrs 2 be­ findet. Die Feder 26 drückt den Tauchanker 13 ständig in seine Ruheposition. Wenn die Stromstärke in der Spu­ le 9 den vorgesehenen Schwellenwert überschreitet, übt die Spule auf den Tauchanker 13 eine axiale magnetische Kraft aus, die den Widerstand der Feder 26 überwinden kann und den Tauchanker 13 daher in die Erregungsposition bewegt.

Nach der Erfindung enthält der Tauchanker 13 eine Sei­ tenwand 29, deren Außenfläche die Form eines Zylinders hat, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Axialdurch­ führung abgesehen von dem zum Verschieben notwendigen Spiel entspricht. Im Inneren begrenzt die Seitenwand 29 einen zylindrischen Hohlraum 31, der sich über die ganze Länge des Tauchankers 13 axial erstreckt.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, erstreckt sich die Sei­ tenwand 29 des Tauchankers 13 gemäß einem kreisförmigen Profil, dessen Dicke e konstant ist, so daß auch die zylindrische Innenfläche der Seitenwand 29 in Richtung der Achse Z-Z verläuft.

Der Hohlraum 31 steht über das gegen die Endplatte 4 gerichtete Ende des Tauchankers 13 mit der Umgebung in Verbindung. Ferner steht er über das andere Ende des Tauchankers 13 zu nur einer Seite des Zapfens 16 hin mit der Umgebung in Verbindung. Der Hohlraum 31 ist mit der Umgebung der Seitenwand 29 außerdem über einen Schlitz 32 verbunden, der sich axial über die gesamte Länge der Wand 29 erstreckt. Im Falle eines Tauchankers 13 mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 mm kann der Schlitz eine Breite von 0,25 mm haben.

Das beschriebene Betätigungsorgan kann mit der im fol­ genden beschriebenen Arbeitsweise wie folgt angewendet werden:

Zum Anbringen des Betätigungsorgans genügt es, nach Fertigstellung der Spule 9 die Feder um den Tauch­ anker 13 zu legen und den Tauchanker in die Axialdurch­ führung 6 einzuführen, indem unter Kraftaufwendung die Nase 17 durch den Schlitz 23 unter Ausnutzung der Einführungsschrägen 24 gedrückt wird. Die Spule 9 wird mit dem Stromkreis der Vorrichtung oder der Anlage in Serie geschaltet, bei dem der sie durchfließende Strom den Schaltzustand des Relais bestimmen soll. Zu diesem Zweck kann das Relais ohne weiteres auf einem Träger angebracht werden, der Erschütterungen oder Vibrationen ausgesetzt ist. Solange die Stromstärke nicht den vor­ gesehenen Schwellenwert überschreitet, bleibt der Tauchanker 13 in der Ruheposition. Auch wenn der Rahmen 1 Vibrationen oder Erschütterungen ausgesetzt wird, wird der Tauchanker 13, der beträchtlich leichter ausgebildet ist, ohne Schwierigkeiten von der Feder 26 in der Ruheposition gehalten. Der Schlitz 32 verhindert das Auftreten von Wirbelströmen, so daß Hystereseeffekte in wirksamer Weise bekämpft werden und die magnetische Ansprechzeit klein ist. Wenn die Stromstärke in der Spule 9 den vorgesehenen Schwellenwert überschreitet, gehen der Tauchanker 13 und der Zapfen 16 wegen ihrer sehr geringen Trägheit sehr schnell indie Erregungs­ position über.

Es wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 das Verfahren zum Herstellen des Tauchankers 13 sowie des Antriebszapfens 16 beschrieben.

Aus einem Blech aus magnetischem Material wie Eisen, das beispielsweise eine Dicke von 0,4 mm hat, wenn ein Tauchanker mit einem Durchmesser von 3 mm herge­ stellt werden soll, wird ein Abschnitt 33 ausgeschnit­ ten, der einen rechteckförmigen Teil 113 aufweist, dessen Länge im wesentlichen der Länge des Tauchankers 13 entspricht und dessen Breite gleich dem Umfang des herzustellenden Tauchankers 13 ist. Ausgehend von der Mitte einer der Breitseiten des Rechtecks 113 weist der Abschnitt 33 ein Verlängerungsstück 116 auf, dessen Umrißform der Form des Zapfens 16 einschließlich der Nase 117 angrenzend an die Breitseite des Rechtecks 113 entspricht.

Längs der betreffenden Breitseite des Rechtecks 113 wird ein Einschnitt 34 angebracht, der die zukünftige Nase 17 vom Rechteck 113 abtrennt; längs der gleichen Breitseite des Rechtecks 113 ist auf der anderen Seite des Verlängerungsstücks 116 ein Einschnitt 128 ange­ bracht, der auf Seiten des zukünftigen Zapfens 16 die Schulter 28 bilden wird.

Der Abschnitt 33 wird dann mittels eines Formwerkzeugs 36, das in den Fig. 6 und 7 gestrichelt dargestellt ist, in einer senkrecht zu seiner Ebene verlaufenden Richtung umgebogen. Das Formwerkzeug 36 weist ein halb­ zylindrisches Ende auf, dessen Achse am Ende des Drück­ vorgangs mit der Achse Z-Z zusammenfällt. Auf seiner gegen das Verlängerungsstück 116 gerichteten Seite ist das halbzylindrische Ende des Formwerkzeugs 36 gemäß einer Viertelkugel 37 (Fig. 6) abgerundet.

Dieser Zieh- oder Drückvorgang hat den Zweck, dem Recht­ eck 113 eine U-Form zu verleihen, deren halbzylindri­ scher Grundbereich sich an die Ebene des Verlängerungs­ stücks 116 über eine im wesentlichen in Form einer Viertelkugel 38 gewölbten Zone anschließt (Fig. 1, 2, 5 und 7). Im Verlauf des gleichen Vorgangs wird mit Hilfe eines mit dem Formwerkzeug 36 verbundenen Form­ werkzeugs 39 (Fig. 6) eine längliche Rippe 41 erzeugt, die in Längsrichtung am Zapfen 16 zu dessen Verstärkung verläuft. Wie in Fig. 7 gestrichelt dargestellt ist, genügt es, zur Fertigstellung des Tauchankers 13 und des Zapfens 16 die beiden Enden der U-Form gegeneinander zu biegen und dabei zwischen ihnen einen dem Schlitz 32 entsprechenden Abstand aufrechtzuerhalten.

Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß die Herstellung des Tauchankers nach der Erfindung und seines Antriebszapfens beträchtlich vereinfacht wird.

Zur Erleichterung der Bildung des Rechtecks 113 ohne Beeinflussung der ebenen Form des Verlängerungsstücks 116 kann zwischen dem Rechteck 113 und dem Verlängerungs­ stück 116 eine Durchbrechung angebracht werden, die eine Verbindungsbrücke zwischen sich und jedem der Ein­ schnitte 34 und 128 bestehen läßt.

In gewissen Fällen ist der Durchmesser des Tauchankers größer als seine axiale Länge, so daß dann das Verlän­ gerungsstück 116 an eine der Längsseiten des Rechtecks 113 angrenzt.

Claims (5)

1. Tauchanker (13) zur verschiebbaren Anordnung in einem Isolier­ rohr (2), das einen Teil eines Elektromagneten bildet und eine Erregerwicklung (9) trägt, mit einer Ankerseitenwand (29), die aus einer rechteckförmigen Zone (113) eines Blech­ stückes (33) zu einem Körper eingerollt ist, wodurch der Anker (13) einen sich im wesentlichen längs der Einrollachse erstreckenden Hohlraum und innerhalb des Isolierrohres (2) eine äußere längs dieser Achse verlaufende Gleitfläche hat, wobei der Anker (13) in seiner axialen Verlängerung ein Antriebsorgan (Zapfen 16) aufweist, das mit einem der axialen Enden der Ankerseiten­ wand (29) durch einen einzigen Steg einstückig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan (16) durch einen im wesent­ lichen ebenen Bereich gebildet ist, der mit einem einen Haken (15) definierenden Umriß versehen ist.

2. Tauchanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan (16) an seiner an der rechteckförmigen Zone (113) angrenzenden Basis eine Zone (38) hat, die so geformt ist, daß sie den Steg zwischen der Ankerseiten­ wand (29) und dem im wesentlichen ebenen Bereich des Antriebs­ organs (16) ergibt, wobei die Achse der Ankerseitenwand (29) etwa in der Ebene dieses Bereichs liegt.

3. Tauchanker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan (16) eine Versteifungslängsrippe (41) aufweist.

4. Tauchanker nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umriß des Antriebsorgans (16) an seiner Basis wenigstens eine Schulter (28) aufweist, die von dem Haken (15) abgewandt ist, die Ankerseitenwand ("9) radial überragt und so eine Auflage für eine Rückstellfeder (26) bildet.

5. Verfahren zum Herstellen eines Tauchankers (13), bei dem ein Blechstück (33) mit einer rechteckförmigen Zone (113) und an einer Seite dieser Zone mit einem Verlängerungsstück (116) für die Ausbildung eines Antriebsorgans ausge­ schnitten und die rechteckförmige Zone (113) um eine Achse so eingerollt wird, daß sich ein Körper mit einer einen axialen Hohlraum umgebenden Ankerseitenwand (29) ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung des Blechstücks (33) einem Bereich des das Antriebsorgan bildenden Verlängerungsstücks (116) ein etwa hakenför­ miger Umriß gegeben wird, daß das Verlängerungsstück (116) in seinem wesentlichen Bereich eben verbleibt und daß die rechteckförmige Zone (113) bei der Formgebung der Ankerseitenwand (29) durch einen Ziehvorgang zunächst ein U-Profil erhält, während die an der rechteckförmigen Zone (116) angrenzende Basis des Verlängerungsstücks (116) in eine gewölbte Verformung (38) gebracht wird, welche den im wesentlichen ebenen Bereich des Verlängerungsstücks (116) mit einem abgerundeten Teil der zum U-Profil verformten Ankerseiten (29) ver­ bindet, worauf die beiden Enden des U-Profils zueinander umgebogen werden.