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Elektromagnetisches Werkzeug. Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf elektromagnetische Werkzeuge derjenigen Art, bei denen durch Zusammenarbeiten
von Gleichstrom- und Wechselstromwicklungen ein unter Federwirkung stehender Anker
synchron mit dem Wechselstrom hin und her bewegt wird. Bei bekannten Werkzeugen
dieser Art dient die Federung lediglich dem Zweck, den Anker in der Mittellage zu
halten. Außerdem sind gewöhnlich die Endlagen des Ankers durch feste Anschläge bestimmt.
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Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Beobachtung, daß beispielsweise
Schraubenfedern, die beim Arbeitsvorgang in ihrer Längsrichtung in Schwingung versetzt
werden, nicht in allen Teilen gleichmäßig schwingen. Es besteht die Neigung zur
Bildung von Knotenpunkten, in denen überhaupt keine Schwingung stattfindet, und
von Schwingungsbäuchen, in denen es zu örtlichen Überbeanspruchungen der Federn
kommt, die mit der Zeit zum Bruch führen. Auch wirken diese Teilschwingungen störend
auf den Anker insofern, als bei den bekannten Werkzeugen das aus Federung und Anker
bestehende System nicht mehr nach einer reinen Sinuslinie schwingt, sondern nach
einer durch Wellenüberlagerung deformierten Welle. Die Anwendung nur einer oder
mehrerer gleicher Federn bei Werkzeugen der vorliegenden Art bedingt also aus diesen
Gründen nicht nur die Gefahr eines Federbruches, -sondern hat auch eine ungünstige
Arbeitsweise zur Folge wegen der Beeinflussung des Ankers durch die erwähnten Teilschwingungen.
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Aus diesem Grunde werden gemäß -vorliegender Erfindung mehrere Federn
angewendet, die verschiedene Eigenschwingung besitzen und infolgedessen gegenseitig
die erwähnten Teilschwingungen durch Ausgleich wenigstens zum größten Teil zum Verschwinden
bringen. Es ergibt sich dann eine mittlere Eigenschwingung der ganzen Fcderung,
welche die örtlichen Überspannungen in weitgehendem Maße beseitigt und die Gefahr
eines Bruches verhindert.
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Dazu kommt noch ein anderes,, nämlich die Wahl einer bestimmten Eigenschwingung
des Systems Federung-Anker im Verhältnis zur Periodenzahl des Wechselstromes, und
zwar wird erfindungsgemäß diese Eigenschwingung so gewählt, daß ihre Frequenz unterhalb
der Frequenz des Wechselstromes liegt.
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Durch diese Wahl der Eigenfrequenz des Systems Federung-Anker werden
nun wesentliche Vorteile erzielt. Um richtig arbeiten zu können, muß das Werkzeug
den Charakter eines Elektromotors haben, der bei Leerlauf gleiche Amplitüden hat
wie bei Belastung, d. h. der Anker muß einen konstanten Ausschlag
haben,
und zwar einen erheblich kleineren, als er haben würde, wenn die Frequenzen gleich
wären. Die Konstanz des Ausschlags ist aber, abgesehen vom Gewicht des Ankers und
von der Stärke und der Form der Pole, abhängig von der Wahl der Federung. Ist die
Eigenfrequenz des Systems Federung-Anker gleich der Frequenz des Wechselstromes,
so erzielt man zwar einen großen Ausschlag des Ankers, aber die Störung der regelmäßig
sinusförmigen Schwingung des Systems durch den Arbeitsvorgang wäre erheblich. Umgekehrt
ginge dann auch der Arbeitsvorgang nicht normal vor sich, denn die beste Wirkung
wird nur dann erzielt, wenn die Ankerschwingungen nach einer möglichst reinen Sinuslinie,
d. h. mit konstanter Amplitüde, verlaufen.
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Wählt man die Eigenfrequenz des Systems höher als die Stromfrequenz,
so wird man zwar den Anker auch in Schwingungen versetzen können, aber mit geringer
Kraft, und es ist leicht einzusehen, daß sich in diesem Fall erst recht nicht ein
konstanter Ausschlag mit und ohne Belastung erzielen läßt.
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Wird dagegen, wie vorliegend, die Eigenfrequenz des Systems Federung-Anker
so gewählt, daß sie unterhalb der Frequenz des Wechselstromes bleibt, so hat der
Anker das Bestreben, in der Phase gegen den Strom zurückzubleiben. Er wird dann
von letzterem nachgezogen, bleibt also immer im Schritt mit ihm, und es werden Schläge
von gleichmäßiger Wucht gegen den -zu bearbeitenden Gegenstand erzielt. Die Vorrichtung
ist also schon bei Leerlauf etwas belastet wegen des Nachziehens des Ankers. Es
entstehen dann auch bei dem Arbeitsvorgang Schwingungen, die praktisch nach einer
reinen Sinuslinie verlaufen, weil die Federn bei jedem Hin-und Hergang des Ankers
doppelt wirken müssen, nämlich auf Zug und auf Druck; denn im Gegensatz zu den bekannten
Werkzeugen dieser Art sind keine sonstigen Begrenzungsmittel für die Ankerbewegungen
vorgesehen. Das Anlaufen des Werkzeugs erfolgt derart, daß der Anker sich unmittelbar
mit dem Strom in gleichen Schritt setzt und die Amplitüde seiner Schwingungen rasch
zunimmt, bis sie normale Größe erreicht hat.
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Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung
verwiesen, in der Abb. x einen Längsschnitt, Abb. 2 eine Vorderansicht, Abb. 3 einen
Schnitt nach Linie III-III der Abb. i und Abb. q. ein Schaltungsschema darstellt.
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Im Mantel r sind Wicklungen 3 untergebracht, die mit Magnetpolen 2
abwechseln. Die Wicklungen 3, die von einer Gleichstromquelle q. gespeist werden,
sind so miteinander verbunden, daß die aufeinanderfolgenden Magnetfelder entgegengesetzte
Richtung haben. Der Anker 8 ist durch endlose Schraubenfedern ii und i2, die als
Rollkörper dienen, in Ringen 6 und 7 des Mantels geführt und mit Ringnuten versehen,
in denen Wicklungen 15 liegen. Diese Wicklungen sind an eine Wechselstromquelle
16 angeschlossen und so untereinander verbunden, daß die aufeinanderfolgenden Magnetfelder
entgegengesetzte Richtung haben. Die Nuten sind durch aufgeschobene Polringe 13
teilweise geschlossen.
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Die Polteilung, d. i. der Abstand von Mitte zu Mitte Pol, ist bei
den Wicklungen 15 gleich groß wie bei den Wicklungen 3. Die Zwischenräume 17 zwischen
den Polschuhen 2 sind mit unmagnetischem Material ausgefüllt; ihre Breite ist etwa
gleich der der Polringe i3. Die Wirkungsweise der Wicklungen 3 und 15
ist
die bekannte.
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Der Anker 8 wird durch eine Anzahl leicht zugänglicher Schraubenfedern
18 in der Ruhestellung gehalten, in der die Polringe 13 und die unmagnetischen
Zwischenringe 17 sich decken und die ersteren außerdem die Sch'lußjoche zu den Magnetpolen
2 bilden. Die Zusammenstellung der Federung 18 im Sinne der vorliegenden. Erfindung
ist durch die leichte Zugänglickeit und Auswechselbarkeit jeder einzelnen Feder
einfach. Feste Begrenzungsanschläge oder sonstige Begrenzungsmittel für den Hub
des Ankers sind außer der Federüng.nicht vorhanden.