Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Kon
taktgeber, in welchem ein Permanentmagnet in einem durch einen
elektromagnetischen Block gebildeten magnetischen Kreis einge
setzt ist, wobei der elektromagnetische Block einen Anker be
inhaltet und zwei Joche, so daß der magnetische Fluß einer
Wicklung in dem elektromagnetischen Block auf den magnetischen
Fluß des Permanentmagneten einwirkt, um den Anker zu verschie
ben und um zu bewirken, daß Kontakte in einem Kontaktblock in
dem Kontaktgeber geöffnet bzw. geschlossen werden.
Der gattungsgemäße elektromagnetische Kontaktgeber wird zum
Herstellen und Unterbrechen einer elektrischen Verbindung von
Werkzeugmaschinen, elektrischen Heizgeräten, Klimaanlagen und
dergleichen verwendet.
In letzter Zeit sind unterschiedliche Typen von Folgeschaltun
gen zum optimalen Betreiben von Werkzeugmaschinen, elektri
schen Heizvorrichtungen, Klimaanlagen und dergleichen ange
wandt worden, die im allgemeinen in Fabrikationsstätten, Büro-
oder Dienstleistungsgebäuden und dergleichen installiert sind.
Beim Ausführen einer solchen Folgeschaltung bestand eine Maß
nahme darin, mehrere elektromagnetische Kontaktgeber derart zu
gestalten, daß ihre Eingangs- und Ausgangsanschlüsse in
abgestimmter Weise gegenseitig verbunden werden, um die Folge
schaltung zu realisieren. Bei dieser Maßnahme ergab sich je
doch das Problem, daß die notwendige Installation und die ge
genseitige elektrische Verdrahtung für mehrere Kontaktgeber
derart kompliziert wurde, daß Instandhaltungsarbeiten wie In
spektionen, Reparaturen und dergleichen kompliziert wurden. Um
dieses Problem zu beseitigen, wurde andererseits vorgeschla
gen, die Folgeschaltung durch Anwendung eines Computers, einer
programmgesteuerten Folgesteuerungsanlage oder dergleichen im
Kontaktgebersteuerkreis derart zu realisieren, daß die ent
sprechenden elektromagnetischen Kontaktgeber für jede Werk
zeugmaschine oder dergleichen durch ein Interface-Relais mit
tels Befehlssignalen betätigt werden, welche auf einem vorher
festgelegten Programm basieren, wobei die Kontaktgeberinstal
lation, die elektrische Verdrahtung und dergleichen wesentlich
vereinfacht werden konnte.
Der elektromagnetische Kontaktgeber beinhaltet nun im allge
meinen als Grundelemente einen Kontaktblock, der einen Teil
des elektrischen Kreises zum Schließen und Öffnen des Kreises
darstellt, und einen elektromagnetischen Block, der einen An
ker zur Betätigung des Kontaktblocks beinhaltet. Während aus
unterschiedlichen Typen von elektromagnetischen Kontaktgebern
der jeweils geeignete nach der Schaltleistung und der Zahl von
Schaltspielen ausgewählt wird, wird die Vorspannbelastung für
die Kontaktdruckfeder oder Rückstellfeder normalerweise ent
sprechend der Strombelastung erhöht, so daß die benötigte An
steuerleistung für die Wicklung größer wird. Der Einsatz des
Computers, der programmgesteuerten Folgesteuerungsanlage oder
dergleichen für die Folgeschaltung bringt immer noch die
Schwierigkeit mit sich, die elektromagnetischen Kontaktgeber
ohne Zwischenschaltung von Verstärkungsvorrichtungen zu be
tätigen, weil die Ausgangssignalleistung des Computers oder
der programmgesteuerten Folgesteuerungsanlage gering ist, und
diese Tendenz ist insbesondere im Falle eines elektromagneti
schen Kontaktgebers vom nicht polarisierten Typ gravierend, in
welchem kein Permanentmagnet in den magnetischen Kreis einge
fügt ist. Infolgedessen besteht ein Bedürfnis, einen elektro
magnetischen Kontaktgeber zur Verfügung zu stellen, der einen
hocheffizienten elektromagnetischen Block umfaßt, welcher mit
einer verhältnismäßig geringen Leistung bewegbar ist.
Ein Beispiel für einen elektromagnetischen Kontaktgeber mit
einem elektromagnetischen Block ist in der US-PS 45 09 026
mitgeteilt, in welcher der elektromagnetische Kontaktgeber ei
nen elektromagnetischen Block umfaßt, welcher einen Anker be
inhaltet, der einen Tauchkern aufweist und zwei Polkontakt
glieder, welche an den beiden Enden des Tauchkerns befestigt
sind, eine Wicklung, die so gewickelt ist, daß sie um den
Tauchkern des Ankers angeordnet ist, innere Joche, die am Um
fang der Wicklung und zwischen den zwei Polkontaktgliedern an
geordnet sind, und äußere Joche, welche außerhalb der inneren
Joche angeordnet sind, wobei Permanentmagnete zwischen diesen
eingefügt sind. In diesem elektromagnetischen Kontaktgeber
wird der Kern zwischen einer vorwärtigen und einer rückwärti
gen Position bewegt, wobei er durch die inneren und äußeren
Joche zurückgehalten wird, wenn die Wicklung erregt bzw. aber
regt ist und ein Kontaktgeber dadurch betätigt wird, um einen
Kontakt herzustellen bzw. zu unterbrechen, während der magne
tische Fluß des Permanentmagneten entweder vom magnetischen
Fluß der Wicklung überlagert wird oder diesen bewirkt, um den
letzteren aufzuheben, so daß die Betätigung mit einem verhält
nismäßig geringen Leistungsaufwand erreicht werden kann.
Beim zuvor beschriebenen elektromagnetischen Kontaktgeber be
steht jedoch noch der Nachteil, daß infolge dessen Anordnung,
die so gewählt wurde, daß Zwischenräume oder Permanentmagneten
immer im magnetischen Flußweg der Wicklung vorhanden sein müs
sen, eine anziehende Kraft bei Erregung der Wicklung mit einem
Nennstrom im Verhältnis zur anziehenden Kraft der Permanentma
gneten gerade während der Aberregung der Wicklung nicht genü
gend groß gemacht werden kann, so daß die beabsichtigte hoch
effiziente Betätigung nicht vollständig realisiert werden kann.
Weiterhin wird in der JP-OS 59-1 48 303 ein elektromagnetischer
Kontaktgeber beschrieben, in welchem ein Tauchkernteil mit ei
nem Polkontaktglied an einem Ende eines Ankers in einem elek
tromagnetischen Block angeordnet ist, eine Wicklung um diesen
Tauchkernteil des Ankers gewickelt ist, ein inneres Joch am
Umfang der Wicklung so angeordnet ist, daß es einer Endseite
des Polkontaktglieds an einem Ende des Ankers zugekehrt ist,
und ein äußeres Joch derart angeordnet ist, daß es einerseits
an der Außenseite des inneren Jochs liegt, wobei ein Permanent
magnet zwischen diesen eingefügt ist, und andererseits an ei
ner Endseite der einen Endseite des inneren Jochs zugewandt
ist, um den Verschiebeweg des Polkontaktglieds zu begrenzen.
In diesem Kontaktgeber, in welchem die Wicklungserregung und
-aberregung den Kontaktblock dazu veranlaßt, bewegt zu werden,
um den Kontakt herzustellen bzw. zu unterbrechen, ist weder
ein Zwischenraum noch ein Permanentmagnet in dem Weg des ma
gnetischen Flusses der Wicklung vorhanden, wenn der Anker in
seiner Betätigungslage ist, d.h., wo sich das Polkontaktglied
in einer Lage benachbart zu der einen Endseite des äußeren
Jochs befindet, so daß die anziehende Kraft bei Erregung der
Wicklung mit dem Nennstrom bedeutend größer gemacht werden
kann als daß der Fall in dem zuvor beschriebenen US-Patent
war, und somit kann die hocheffiziente Wirkungsweise reali
siert werden.
Es ist auf der anderen Seite vorzuziehen, daß der elektroma
gnetische Kontaktgeber so ausgelegt ist, daß die beweglichen
Kontakte mit den ortsfesten Kontakten des Kontaktblocks ge
bracht, einen zuverlässigen Kontakt entlang einer kurvenförmi
gen Kontaktoberfläche bilden, um eine Wälzbewegung um die Mit
te des kurvenförmigen Verlaufs der Kontaktfläche zu ermögli
chen, wenn die beweglichen Kontakte mit den Kontaktoberflächen
der ortsfesten Kontakte unter einer Vorspannung von Kontakt
druckfedern zum Herstellen der Kontakte in Berührung kommen.
In dieser Hinsicht mußte der elektromagnetische Kontaktgeber
bezüglich des inhärenten Erfordernisses einer großen Gesamtvor
spannung und damit einer großen Eingangsspannung zur Betäti
gung einer Mehrzahl von Kontaktpaaren für den Fall verbessert
werden, in welchem die Vorspannung der Kontaktdruckfedern ver
größert worden ist, um den Kontaktdruck zu vergrößern, oder
die Vorspannung der Rückstellfedern vergrößert ist, um ein
Festschweißen zwischen den beweglichen und den ortsfesten Kon
takten zu verhindern. Als eine positive Maßnahme zur Verhinde
rung eines solchen Verschweißens der Kontakte wurde ein ande
rer elektromagnetischer Kontakt in der JP-OS 58-19 228 vorge
schlagen, in welchem ein Element vorgesehen ist, das an den
beweglichen Kontakten bei der Bewegung des Ankers in Richtung
der Kontaktöffnung angreift, um eine Zwangstrennung der beweg
lichen Kontakte von den ortsfesten Kontakten zu bewirken. Die
ses Trennelement konnte zwar in effektiver Weise angewandt
werden, um die Rückstellvorspannung zu reduzieren, es war je
doch noch nötig, die Gesamtvorspannung zu reduzieren.
Zur Ermöglichung einer hocheffizienten Betätigung des elektro
magnetischen Kontaktgebers ist es demnach erforderlich, eine
optimale Anordnung bereitzustellen, mit der die Anziehungs
kraft des Permanentmagneten während der Aberregung der Wick
lung im Verhältnis zur Gesamtvorspannung verkleinert wird,
während die elektromagnetischen Anziehungskräfte der Wicklung
bei deren Erregung mit dem Nennstrom vergrößert werden können,
wobei jegliche Herstellungstoleranz aufgefangen wird.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ei
nen elektromagnetischen Kontaktgeber zur Verfügung zu stellen,
der in der Lage ist, die Anziehungskräfte während der Wick
lungsaberregung zuverlässig zu reduzieren, während er zuver
lässig die Anziehungskräfte bei der Wicklungserregung mit dem
Nennstrom erhöht, so daß in effektiver Weise eine hocheffi
ziente Betätigung realisiert wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das Ziel durch
Bereitstellung eines elektromagnetischen Kontaktgebers erreicht
werden, in welchem ein Anker in einem elektromagnetischen Block
an einem Ende eines Tauchkernteils mit einem Polkontaktglied
versehen ist, eine Wicklung um einen Spulenkörper gewickelt
ist, in dessen axiale Öffnung der Tauchkernteil des Ankers
axial verschiebbar eingesetzt ist, ein inneres Joch um die
Wicklung herum angeordnet ist und der äußeren Oberfläche des
Polkontaktglieds des Ankers zugewandt ist, ein äußeres Joch
derart angeordnet ist, daß es dem inneren Joch gegenüberliegt,
wobei ein Permanentmagnet zwischen diesen eingefügt ist, und
daß es einem Teil des inneren Jochs zugewandt ist, welches dem
Polkontaktglied gegenüberliegt, um dessen Verschiebungsweg zu
begrenzen, und bewegliche Kontakte eines Kontaktblocks durch
eine Ankopplungseinrichtung mittels Verschiebung des Ankers
veranlaßt sind, Kontakt mit ortsfesten Kontakten herzustellen
bzw. zu unterbrechen, wobei der Kontaktgeber als weitere Merk
male enthält, daß das äußere Joch zusätzlich derart ausgebil
det ist, daß es dem anderen Ende des Tauchkernteils derart ge
genüberliegt, daß es senkrecht und banachbart zu diesem liegt,
und daß ein magnetischer Zylinder, welcher eine axiale Länge
aufweist, die hinreichend größer ist als die Breite des äuße
ren Jochs an dessen Teil, der diesem anderen Ende des Tauch
kernteils zugewandt ist, und einen inneren Durchmesser auf
weist, der geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser
des Tauchkernteils des Ankers, in die axial verlaufende Öff
nung des Spulenkörpers eingesetzt ist, so daß er in Höhe des
jenigen Teils des äußeren Joches, welcher dem äußeren Ende des
Tauchkernteils zugewandt ist, liegt.
In dem elektromagnetischen Kontaktgeber nach der vorliegenden
Erfindung führt die Anordnung des magnetischen Zylinders um
den Ankertauchkernteil an dessen von dem Polkontaktglied abge
wandten Ende zu nur minimalen Magnetflußverlusten der Wicklung
bei ihrer Erregung und Verlusten des Permanentmagneten im Ver
gleich zu den konventionellen Kontaktgebern, und somit ist eine
hocheffiziente Betätigung des Kontaktgebers realisiert.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in
der folgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestell
ten bevorzugten Ausführungsform erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektromagne
tischen Kontaktgebers gemäß der vorliegenden Erfin
dung im zusammengebauten Zustand, wobei ein Teil des
Gehäuses mit strichpunktierten Linien angedeutet ist;
Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Kontaktgeber
nach Fig. 1, der für beide Hälften durch verschiede
ne Schnittebenen gelegt ist;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kontaktgeber nach
Fig. 1, um in der Hauptsache dessen elektromagneti
schen Block zu zeigen;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Kontaktgeber nach
Fig. 2, welcher hauptsächlich dessen Kontaktblock
zeigt;
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der
entsprechenden Komponenten des Kontaktgebers nach
Fig. 1;
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des
elektromagnetischen Blocks des Kontaktgebers nach Fig. 1;
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Kon
taktblocks in dem Kontaktgeber nach Fig. 1;
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kontaktgebers
nach Fig. 1 im halbmontierten Zustand, von der Boden
seite aus gesehen;
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, in welchem die Betätigungskennli
nien des Kontaktgebers nach Fig. 1 dargestellt sind,;
Fig. 10(a) bis 10(d) zeigen Darstellungen zur Erläuterung des
Kontaktherstellungsablaufs in dem Kontaktgeber nach
Fig. 1;
Fig. 11 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands, in
welchem der elektromagnetische Block aberregt in dem
Kontaktgeber nach Fig. 1 ist;
Fig. 12 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Betätigung
nach Erregung des elektromagnetischen Blocks in dem
Kontaktgeber nach Fig. 1;
Fig. 13 und 14 zeigen Ansichten zur Betätigungserläuterung
für den Elektromagneten und die Kontaktblöcke in ei
nem Zustand, in welchem der Kontaktherstellungszeit
ablauf in dem Kontaktgeber nach Fig. 1 verzögert
ist; und
Fig. 15 und 16 zeigen Ansichten zur Betätigungserläuterung
für den Elektromagneten und die Kontaktblöcke in ei
nem Zustand, in welchem der Kontaktherstellungszeit
ablauf in dem Kontaktgeber gemäß Fig. 1 vorgeschoben
ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die in
der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsform erläu
tert wird, sollte berücksichtigt werden, daß damit nicht be
absichtigt ist, die Erfindung nur auf die dargestellte Ausfüh
rungsform zu beschränken, sondern alle möglichen Änderungen,
Modifizierungen und äquivalenten Anordnungen, soweit sie vom
Inhalt der Patentansprüche gedeckt sind, einzuschließen.
In den Fig. 1 bis 8 ist der elektromagnetische Kontaktgeber
10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser umfaßt
allgemein einen elektromagnetischen Block 11, der an der unte
ren Seite des Kontaktgebers angeordnet ist, einen Kontaktblock
12, der auf den elektromagnetischen Block 11 montiert ist und
ein Gehäuse 13, das am oberen Ende offen ist, um darin in der
Hauptsache den elektromagnetischen Block 11 unterzubringen.
Das Gehäuse 13 ist an den Bodenkanten zweier einander gegen
überliegender Seiten mit Montagestufen 14 und 14 a versehen,
welche Durchgangsöffnungen zum Durchstecken von Montageschrau
ben, Stiften oder dergleichen aufweisen, und diese Stufen 14
und 14 a können wunschgemäß so ausgestaltet sein, daß sie einen
nach innen weisenden Vorsprung 15 oder eine Eingriffsöffnung
16, die an einen Montagegegenstand angepaßt ist, aufweisen. In
der Bodenplatte des Gehäuses 13 ist entlang einer bezüglich
derjenigen Seiten, die Stufen 14 und 14 a aufweisen, anderen
Seite ein Schlitz 18 vorgesehen, der an einer Längsseite meh
rere Kerben 17 aufweist und einen Schlitz 19, der parallel zu
der Seite verläuft, welche die Kerben 17 aufweist, um dieser
Seite eine Federelastizität zu geben (Fig. 8). Ein Justier
element 20, das einen nach unten gerichteten Vorsprung 20 a auf
weist, ist innerhalb des Gehäuses 13 angeordnet, wobei der
Vorsprung 20 a in eine der Kerben 17 des Schlitzes 18 im Boden
des Gehäuses 13 eingreift, so daß das Justierelement 20 mit
dem Vorsprung 20 a verschoben werden kann, wobei es extern von
der Bodenseite aus bedient wird, um mit einer anderen gewünsch
ten Kerbe 17 in Eingriff zu gehen, wobei die Federelastizität
der eingekerbten Seite des Schlitzes 18 aufgrund des parallel
verlaufenden Schlitzes 19 ausgenutzt wird. Das Justierelement
20, welches als längliches Teil dargestellt ist, ist so ausge
führt, daß beispielsweise seine Dicke von einem Ende zu dem
anderen in Längsrichtung variiert, so daß die geeignete Dicken
differenz zwischen diesen Enden auftritt. Das Justierelement
20, welches unterhalb des elektromagnetischen Blocks 11 ange
ordnet ist, geht mit dem Boden des Blocks 11 derartig gleitend
in Eingriff, daß es dem Block 11 ermöglicht, in seiner Neigung
zur Bodenoberfläche des Gehäuses 13 geringfügig variabel zu
sein.
Der elektromagnetische Block 11 umfaßt eine Wicklung 11 a, die
um einen Spulenkörper 21 gewickelt ist, welcher einen Spulen
wicklungskörper 23 beinhaltet, der eine axiale Durchgangsöff
nung 22 und zwei parallele Flansche 24 und 24 a an beiden End
kanten des Spulenwicklungskörpers 23 aufweist. Ein Endflansch
24 ist so ausgestaltet, daß er einen grundsätzlich kastenför
migen Betätigungsraum 25 definiert, der in axialer Richtung
des Spulenwicklungskörpers 23 verhältnismäßig tief ausgeführt
ist, während zwei Verbindungsteile 26 und 26 a für die vorderen
Enden der Wicklung 11 a an einander zugewandten Stellen der
Flansche 24 ausgebildet sind (Fig. 5 und 6). Der Flansch
24 a am anderen Ende des Spulenkörpers hat eine untere und eine
obere Seitenwand 27 und 28 und einen nach unten gerichteten
Vorsprung 29, der im Verhältnis zur unteren Seitenwand 27 so
angeordnet ist, daß sich im Querschitt eine L-Form ergibt (Fig. 8),
und dieser nach unten gerichtete Vorsprung 29 sitzt
auf dem Justierelement 20 am Boden des Gehäuses 13. Die obere
Seitenwand 28 des Flansches 24 a ist so ausgestaltet, daß sie
an beiden Endteilen Hochdrückarme 31 und 31 a aufweist, die dünn
ausgeführt sind, um elastisch zu sein, und daß sie nach oben
gerichtete Endvorsprünge 30 und 30 a aufweist. In der axialen
Durchgangsöffnung 22 des Spulenkörpers 21 ist ein Tauchkern
teil 33 des Ankers 32 verschiebbar eingesetzt und ein Polkon
taktplattenteil 34 und ein Lagerteil 36, welches Lagerker
ben 35 aufweist, sind an einem Tauchkernteilende befestigt,
das auf der Seite des Spulenkörperflansches 24 liegt, um sie
im Betätigungsraum 25 des Flansches 24 anzuordnen. Eine Plat
tendruckfeder 37 ist zwischen dem Flansch 24 a und der zuge
wandten Wandseite des Gehäuses 13 so angeordnet, daß der
Tauchkernteil 33 im Normalfall in dem Maße, wie er an dem an
deren Ende des Tauchkernteils 33 federnd beaufschlagt wird,
axial in Richtung des Flansches 24 des Spulenkörpers, welcher
den Betätigungsraum 25 definiert, gedrückt wird.
Ein inneres Joch 38 ist derart angeordnet, daß es nahe der
Wicklung 11 a, welche um den Körper 23 des Spulenkörpers 21 ge
wickelt ist, liegt, und dieses innere Joch 38 ist beispiels
weise mittels zwei Jochhälften 39 und 39 a gebildet, die Ende
gegen Ende aneinandergesetzt sind. Diese inneren Jochhälften
39 und 39 a sind beide so geformt, daß sie Hauptplattenteile 40
oder 40 a und Abdeckteile 41 oder 41 a aufweisen, welche sich
von einer Endkante der Hauptplattenteile aus erstrecken, wo
bei sie zu dieser so angewinkelt sind, daß, wenn die beiden
Hälften 39 und 39 a miteinander verbunden sind, die Hauptplat
tenteile 40 und 40 a parallel zu dem Tauchkernteil 33 des An
kers zwischen den beiden Spulenkörperflanschen 24 und 24 a ver
laufen, während die Abdeckteile 41 und 41 a an der Außenfläche
des Flansches 24 senkrecht ausgerichtet zu dem Tauchkernteil
33 anliegen und diesem ermöglichen, durch eine Öffnung ver
schoben zu werden, welche zwischen den beiden Abdeckteilen 41
und 41 a ausgenommen ist. Im zusammengebauten Zustand sind die
Abdeckteile 41 und 41 a so angeordnet, daß sie näher an der
Wicklung 11 a liegen als das Polkontaktplattenteil 34, welches
an dem einen Ende des Tauchkernteils 33 befestigt ist, um den
Abdeckteilen 41 und 41 a im Normalfall von außen unter Freilas
sung eines Zwischenraums gegenüberzuliegen. Außen um das inne
re Joch 38 herum ist ein äußeres Joch 43 angeordnet, wobei
zwei plattenförmige Permanentmagneten 42 und 42 a so zwischen
diese geschoben sind, daß sie entlang der Hauptplattenteile 40
und 40 a verlaufen. Das äußere Joch 43 ist beispielsweise auch
mittels zwei Jochhälften 44 und 44 a gebildet, die Ende an Ende
aneinandergesetzt sind, und diese Hälften 44 und 44 a sind je
weils im wesentlichen U-förmig ausgebildet, so daß sie, wie im
oberen Teil im zusammengesetzten Zustand nach Fig. 1 zu sehen
ist, den Spulenkörper 21 umschließen, wobei sie das innere Joch
38 beinhalten und wobei ihre Hauptplattenteile 45 und 45 a pa
rallel zu dem Tauchkernteil 33 des Ankers ausgerichtet sind.
Die die eine Endseite abdeckenden Teile 46 und 46 a, welche sich
von einem Ende der Hauptplattenteile 45 und 45 a an den U-för
migen äußeren Jochhälften 44 und 44 a aus erstrecken, sind der
art angeordnet, daß sie dem Polkontaktplattenteil 34 des An
kers von außen gegenüberliegen, welcher innen den Abdeckteilen
41 und 41 a des inneren Jochs 38 gegenüberliegt, so daß der
Verschiebeweg des Polkontaktplattenteils 34 wie auch des Tauch
kernteils 23 des Ankers 32 durch die jeweils zugewandten Ab
deckteile 41, 41 a und 46, 46 a begrenzt wird. Die anderen umge
bogenen Endseitenteile 47 und 47 a, welche sich von dem jeweils
anderen Ende der Hauptplattenteile 45 und 45 a der äußeren Joch
hälften 44 und 44 a aus erstrecken, sind derart angeordnet, daß
sie rechtwinklig zu dem anderen Endteil des Ankertauchkern
teils 33 ausgerichtet sind, während in ihnen eine Öffnung so
ausgenommen ist, daß der Tauchkern durch diese geschoben wer
den kann, wenn die Hälften miteinander verbunden sind.
Weiter ist ein magnetischer Zylinder 48 in die axial verlau
fende Durchgangsöffnung 22 des Spulenkörpers 21, von dessen
Endseite aus und durch die andere Endseite der umgebogenen
Teile 47 und 47 a so eingesetzt, daß der Tauchkernteil 33 des
Ankers 32 teilweise über eine Länge umschlossen ist, die hin
reichend länger ist als die Breite der umgebogenen Teile 47
und 47 a des äußeren Jochs 43. Eine im wesentlichen kreuzförmi
ge Ankopplungseinrichtung 49 ist auf das Lagerteil 36 aufge
setzt, wobei seitliche Vorsprünge des abwärts gerichteten Arms
der Ankopplungseinrichtung 49 in die Lagerkerben 35 des Lager
teils 36 eingreifen, während die mittigen Wellenenden 49 a in
die Wellenlagerungsausnehmungen 24′ und 24′′ eingreifen, die an
dem einen Endflansch 24 des Spulenkörpers 21 ausgenommen sind,
so daß sie um die Wellenenden 49 a der Auslenkung des Ankers 32
folgend schwenkbar ist.
Der Kontaktblock 12, welcher auf den elektromagnetischen Block
11 montiert ist, umfaßt einen Kontaktgehäusekörper 50, der auf
das Gehäuse 13 montiert ist, in welchem der elektromagnetische
Block 11 liegt, wobei dieser durch irgendein bekanntes Ankop
pelelement mit dem Gehäuse korrekt gekoppelt ist, in welchem
im Montagezustand die Bodenseite des Kontaktblocks 12 federnd
mit den nach oben gerichteten Endvorsprüngen 30 und 30 a der
Abdrückarme 31 und 31 a, welche an dem anderen Endflansch 24 a
des Spulenkörpers 21 ausgebildet sind, eingreift, so daß der
elektromagnetische Block 11 durch den Kontaktblock 12 so nach
unten gedrückt wird, daß er starr im dem Gehäuse 13 sitzt. Im
Mittelteil des Kontaktgehäusekörpers 50 ist ein Fach 52 abge
grenzt, in welchem gleitend ein beweglicher Grundkörper 51
sitzt, und an beiden Seiten dieses Fachs 52 sind mittels
Trennwänden 53 und 53 a zwei Gruppen von außenliegenden An
schlußzellen 54 und 54 a gebildet, in welche jeweils außenlie
gende Anschlußmetallbleche 55 und 55 a zusammen mit Anschluß
schrauben 56 und 56 a, die in die Bleche 55 und 55 a eingedreht
sind, eingesetzt sind. Unter diesen Anschlußmetallblechen 55
und 55 a greifen am äußersten Ende angeordnete Metallteile 55′
und 55 a′, die gerade über den die Wicklungsenden verbindenden
Teilen 26 und 26 a des Spulenkernflansches 24 an dem einen Ende
angeordnet sind, in diese Verbindungsteile 26 und 26 a durch
Öffnungen 57 und 57 a ein, welche im Boden des Kontaktgehäuse
körpers 50 ausgenommen sind (Fig. 8), und werden elektrisch
mit den vorderen Enden der Wicklung 11 a mittels irgendeinem
bekannten Verbindungselement, wie beispielsweise Steckerla
schen und laschenaufnehmenden Anschlußteile, zur gleichen Zeit
verbunden, wie der Kontaktblock 12 auf den elektromagnetischen
Block 11 aufgesetzt wird. Zwischen den Anschlußmetallblechen
55 und 55 a und den Anschlußschrauben 56 und 56 a werden außen
liegende Drähte (nicht dargestellt) gehalten und damit verbun
den.
Jeder der ortsfesten Kontakte 58 und 58 a ist integral mit den
entsprechenden externen Anschlußmetallblechen 55 und 55 a ver
sehen, so daß die ortsfesten Kontakte 58 und 58 a von entspre
chenden externen Anschlußzellen 54 und 54 a durch Schlitze 59
und 59 a, die in den Trennwänden 53 und 53 a vorgesehen sind, in
das Fach 52 hineinragen. In das Fach 52 ragt ein sich nach
oben erstreckender Arm 49 b der Ankoppeleinrichtung 49 durch
eine Öffnung 61, die im Boden des Kontaktgehäusekörpers 50
ausgenommen ist, und dieser abgerundete Arm 49 b greift frei in
eine Eingriffsöffnung 62, die im beweglichen Grundkörper 51
ausgenommen ist.
Der bewegliche Grundkörper 51 umfaßt ein inneres Basisteil 64
mit mehreren federnden, hakenförmig eingreifenden und aufrecht
stehenden Vorsprüngen 63 und ein äußeres Basisteil 65, welches
mittels der eingreifenden Vorsprünge 63 mit dem inneren Basis
teil 64 so verbunden ist, daß beim Verbinden mehrere Räume ge
bildet werden. In diese Räume sind jeweils bewegliche Kontakt
platten 66, die an beiden Enden die beweglichen Kontakte 60
und 60 a tragen, eingesetzt, wobei eine Federbelastung durch
jede der Kontaktdruckfedern 67, die ebenfalls in den Räumen
angeordnet sind, ausgeübt wird, wodurch ein optimaler Kontakt
druck auf die beweglichen Kontakte 60 und 60 a bei deren Ein
griff mit den ortsfesten Kontakten 58 und 58 a ausgeübt wird.
An der Oberseite des äußeren Basisteils 65 des beweglichen
Grundkörpers 51 ist ein Betätigungsknopf 68 montiert. Weiter
hin ist eine Rückstellfeder 69 im Fach 52 derart angeordnet,
daß sie zwischen einer Endwand des beweglichen Grundkörpers
51, die von der Seite abgewandt ist, welche die Eingriffsöff
nung 62 aufweist, und einer inneren Seitenwand des Gehäusekör
pers 50, die der Grundkörperendwand zugekehrt ist, liegt, so
daß sie den beweglichen Grundkörper 51 im Normalfall in Rich
tung zu seinem Ende hin drückt, an welchem der Grundkörper 51
über die Ankoppeleinrichtung 49 mit dem Anker 32 in dem elek
tromagnetischen Block 11 gekoppelt ist.
Weiterhin sind zwischen die Wicklungsendverbindungsteile 26
und 26 a, wie auch zwischen die externen Anschlußmetallbleche
55′ und 55 a′, die mit diesen verbunden sind, ein Widerstand
70 und eine Konstantspannungsdiode 71 geschaltet, wobei sie
innerhalb des Gehäuses 13 liegen, um den bei Unterbrechung des
Stromflusses in der Wicklung 11 a auftretenden Spannungsstoß
durch diesen Widerstand 70 und die Diode 71 zu bedämpfen.
In dem Fach 52 ist weiterhin ein Rahmen 72 an den Gehäuseboden
50 so montiert, daß er über dem beweglichen Grundkörper 51 an
geordnet ist, und eine Anschlußabdeckung 73 ist darüber auf
den Gehäusekörper 50 aufgesetzt, wobei die Abdeckung 73 eine
Öffnung 74 aufweist, damit durch diese der Betätigungsknopf 68
des beweglichen Grundkörpers 51 durchgesteckt werden kann, wie
auch runde Öffnungen 75 und 75 a, damit die Anschlußschrauben
56 und 56 a von oben zugänglich sind.
Die Funktion des elektromagnetischen Kontaktgebers 10 gemäß
der vorliegenden Erfindung soll im folgenden erläutert werden.
Wenn die Wicklung 11 a des elektromagnetischen Blocks 11 nicht
erregt ist, wie es in der Fig. 11 dargestellt ist, liegt das
Polkontaktplattenteil 34 des Ankers 32 an der Seite, die näher
an den Abdeckteilen 41 und 41 a an dem einen Ende des inneren
Jochs 38 liegt, wobei diese Position als zurückgezogene Posi
tion des Tauchkernteils 33 des Ankers 32 bezeichnet wird. In
diesem Zustand fließt der magnetische Fluß der Permanentmagne
ten 42 und 42 a, die zwischen dem inneren Joch 38 und dem äuße
ren Joch 43 angeordnet sind, der Reihe nach durch das innere
Joch 38, das Polkontaktplattenteil 34, den Tauchkernteil 33,
den magnetischen Zylinder 48 und das äußere Joch 43 und wirkt
so, daß er den gesamten Anker 32 in die zurückgezogene Posi
tion zieht. Wenn andererseits die Wicklung 11 a des elektroma
gnetischen Blocks 11 erregt ist, wie in Fig. 12 dargestellt,
durchläuft der magnetische Fluß, welcher durch die Wicklung
11 a erzeugt wird, der Reihe nach den Ankertauchkern 33, den
magnetischen Zylinder 48, das äußere Joch 43, den Freiraum
zwischen den Abdeckteilen 46 und 46 a des äußeren Jochs 43 und
das Polkontaktplattenteil 34 des Ankers 32, wobei der magneti
sche Fluß eine Kraft erzeugt, die das Ankerpolkontaktplatten
teil 34 auf die Seite der Abdeckteile 46 und 46 a zieht, wo
durch das Polkontaktplattenteil 34 dazu veranlaßt wird, näher
zu den Abdeckteilen 46 und 46 a des äußeren Jochs 43 zusammen
mit dem Tauchkernteil 33 verschoben zu werden, welcher der
Verschiebung in die vorgeschobene Position des Tauchkernteils
33 folgt. In diesem Zustand des Polkontaktplattenteils 34, das
näher an den Abdeckteilen 46 und 46 a des äußeren Jochs 43 an
geordnet ist, beinhaltet der magnetische Weg durch den Tauch
kernteil 33, den magnetischen Zylinder 48, das äußere Joch 43
und das Polkontaktplattenteil 34 keine wesentliche Lücke mit
Ausnahme eines schmalen Freiraums, der gerade dazu ausreicht,
eine abnorme Erhöhung der anziehenden Kraft zwischen dem Pol
kontaktplattenteil 34 und dem äußeren Joch 43 infolge Kontakt
haftung zwischen diesen beiden Teilen zu verhindern, so daß
der magnetische Widerstand minimal gehalten wird.
Entsprechend dem elektromagnetischen Block 11 a gemäß der vor
liegenden Erfindung, der einen derartig einzigartigen magneti
schen Kreis, wie oben beschrieben, aufweist, ist der Unter
schied F, wie in Fig. 9 gezeigt, zwischen einer Anziehungs
kraft-Kurve P 4 nach Aberregung und einer Anziehungskraft-Kurve
P 1 nach Erregung mit einem zugeführten Nennstrom so lange ge
ring, wie der Ankertauchkernteil sich in der zurückgezogenen
Position befindet, d.h., solange der Anker 32 auf seiner Aus
schaltseite liegt, während der Unterschied F zwischen den An
ziehungskraft-Kurven P 4 nach der Aberregung und P1 nach der
Erregung größer wird, wenn der Ankertauchkernteil 33 sich in
seiner vorgeschobenen Stellung befindet, d.h., wenn der Anker
tauchkernteil 33 auf seiner Einschaltseite liegt, so daß der
Anker mit einem verhältnismäßig geringen Strom betätigbar ist
und eine hocheffiziente Betätigung sichergestellt werden kann.
In Fig. 9 sind ebenfalls eine Anziehungskraft-Kurve P 2 bei
einem Ansprechstrom, eine Anziehungskraft-Kurve P 3 bei einem
Abfallstrom und die Kurve der Gesamtfederbelastung P 5 darge
stellt.
Wenn die Wicklung 11 a erregt wird, um den Anker 32 in die vor
geschobene Position zu verschieben, ist die Ankopplungsein
richtung 49, die an den unteren Arm des Ankers 32 gekoppelt
ist, veranlaßt, um die mittigen Wellenenden 49 a als Hebelstüt
ze zu schwenken, wobei der bewegliche Grundkörper 51 im Kon
taktblock 12, welcher mit dem oben herausragenden Arm 49 b des
Ankoppelelements 49 gekoppelt ist, zu einer Gleitbewegung ver
anlaßt wird. Dieser Gleitbewegung des beweglichen Grundkörpers
51 folgend werden die beweglichen Kontakte 60 und 60 a, die von
dem Grundkörper 51 getragen werden, zu den ortsfesten Kontak
ten 58 und 58 a hin ausgelenkt, so daß sie mit diesen in Kon
takt gebracht werden. In diesem Fall werden die beweglichen
Kontakte 60 und 60 a in einer im Verhältnis zu den ortsfesten
Kontakten 58 und 58 a geneigten Lage montiert, wie in Fig.
10(a) im aberregten Zustand dargestellt. Wenn der bewegliche
Grundkörper 51 in diesem Zustand gleitet, greifen die bewegli
chen Kontakte 60 und 60 a anfänglich in die ortsfesten Kontakte
58 und 58 a in ihrer geneigten Lage ein, wie in Fig. 10(b)
dargestellt, danach wird der Kontaktdruck durch die Federn 67
auf die beweglichen Kontakte 60 und 60 a ausgeübt und dadurch
werden die beweglichen Kontakte 60 und 60 a dazu veranlaßt,
langsam auf den stationären Kontakten 58 und 58 a abzurollen.
Mit diesem Abrollen werden die beweglichen Kontakte 60 und 60 a
dazu veranlaßt, mit den ortsfesten Kontakten 58 und 58 a an
aufeinanderfolgend wechselnden Stellen in Kontakt zu gehen, um
die Kontaktierungszuverlässigkeit zu steigern. Weiter wird bei
dem Anfangszustand des Kontakts, wie er in Fig. 10(b) darge
stellt ist, ein großer Strom zwischen den ortsfesten und be
weglichen Kontakten 58, 58 a und 60, 60 a fließen, so daß es
leicht vorkommen kann, daß sie zusammengeschweißt werden. Im
vorliegenden Fall ist der bewegliche Grundkörper 51 mit einem
Druckansatz 76 versehen, der bei einer weiteren Vorwärtsbewe
gung des Grundkörpers 51 und der beweglichen Kontakte 60 und
60 a an jeden der beweglichen Kontakte 60 und 60 a anstößt, um
diese zu beaufschlagen, damit sie die Abrollbewegung sicher
durchführen und wiedergetrennt werden, wenn ein Verschweißen
zwischen den beiden Kontakten aufgetreten ist. Die Federbela
stung der Kontaktdruckfedern 67 kann dabei kleiner gehalten
werden, das Anwachsen der Gesamtfederlast dieser Federn kann
geringer gehalten werden, wie in der Kurve P 5 in Fig. 9 ge
zeigt, und die Betätigungseffizienz bei der Erregung der Wick
lung 11 a kann hierdurch merklich verbessert werden.
In dem elektromagnetischen Kontaktgeber 10 nach der vorliegen
den Erfindung kann der elektromagnetische Block 11 in seiner
relativen Position zu dem Kontaktblock 12 variiert werden, und
damit können die beweglichen Kontakte 60 und 60 a bezüglich des
zeitlichen Ablaufs des Kontaktschlusses mit den ortsfesten
Kontakten 58 und 58 a eingestellt werden. D.h., daß im Zustand,
in welchem das vorangehend erläuterte Justierelement 20 in ei
ne Richtung verschoben wird, wie sie in den Fig. 13 und 14
dargestellt ist, im Zustand der Wicklungsaberregung ein Zwi
schenraum zwischen einer umgebenden Seitenwand der Eingriffs
öffnung 62 in dem beweglichen Grundkörper 51 und der Eingriffs
fläche des sich in den oberen Teil erstreckenden Arms 49 b der
Ankopplungseinrichtung 49 geschaffen wird, so daß die Wippbe
wegung der Ankopplungseinrichtung 49, die der Ankerauslenkung
folgt, nicht unmittelbar auf den beweglichen Grundkörper 51
übertragen wird, so daß die Bewegung des letzteren aufgrund
des Zusammenwirkens leicht verzögert wird, und schließlich
kann der Zeitablauf des Kontaktschließens verzögert werden. In
einem Zustand, in welchem das Justierelement 20 in die andere
Richtung geschoben wird, werden auf der anderen Seite die in
einandergreifenden Flächen der Öffnung 62 und der Ankopplungs
einrichtung 49 näher zueinander bewegt, um den Freiraum auf im
wesentlichen Null zu reduzieren, so daß der bewegliche Grund
körper 51 unmittelbar mit der Wippbewegung der Ankopplungsein
richtung 49 zusammenwirken kann, um den Zeitablauf des Kontakt
schließens zu beschleunigen. Folglich können die Kurve P 4 der
Anziehungskraft bei Aberregung und die Kurve P 5 der Federbela
stung, welche in Fig. 9 dargestellt sind, verschiebbar ge
macht werden, so daß diese relativ parallel zueinander ver
schoben werden, und demzufolge kann ein exzellenter Arbeits
wirkungsgrad realisiert werden, wobei die Charakteristik der
anziehenden Kraft optimal eingestellt wird.
In der vorliegenden Erfindung erlaubt die Anordnung verschie
dene bauliche Änderungen. Beispielsweise wurde eine Anordnung
derart angegeben, daß die Kontakte bei der Aberregung der
Wicklung hergestellt werden und bei der Erregung der Wicklung
getrennt werden, es ist aber auch eine Anordnung möglich, in
der die Kontakte bei der Erregung der Wicklung hergestellt
werden und bei der Aberregung wieder unterbrochen werden. Wäh
rend der Druckansatz 76 zum erzwungenen Abrollen der bewegli
chen Kontakte 60 und 60 a vorzugsweise in einer Lage angeordnet
ist, die der maximalen Auslenkung des beweglichen Grundkörpers
51 und auch der beweglichen Kontakte 60 und 60 a entspricht,
damit der Druckansatz 76 nur beim Auftreten des Verschweißens
der beiden Kontakte wirkt, kann beliebig jede andere Anordnung
Anwendung finden, solange derselbe Arbeitsablauf erreicht wer
den kann.