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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Nadelauswahlvorrichtung für eine Strickmaschine
oder dergleichen.
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Strickmaschinen
oder Strumpfwirkmaschinen weisen normalerweise eine Anzahl paralleler
Nadeln auf, die in der Form eines Zylinders angeordnet und an einem
Halter befestigt sind, der sich parallel zu den Nadeln vor- und
zurückbewegt.
Je nach Muster des Kleidungsstücks
oder des Strumpfes, wird jede Nadel bei jedem Arbeitszyklus des
Halters so ausgewählt,
dass sie an der Bewegung des Halters teilnimmt oder nicht.
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Zu
diesem Zweck ist jeder Nadel ein Auswahlelement zugeordnet, das
einen Nockenabschnitt hat, der mit der jeweiligen Nadel in Eingriff
treten kann. Das Auswahlelement ist zwischen zwei Positionen bewegbar,
wobei in einer der Positionen der Nockenabschnitt im Weg der jeweiligen
Nadel angeordnet ist. Um eine leichte Montage an der Maschine zu
ermöglichen,
sind normalerweise Nadelauswahlvorrichtungen vorgesehen, von denen
jede eine vorgegebene Anzahl an Auswahlelementen aufweist.
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Es
sind Nadelauswahlvorrichtungen bekannt, bei denen jedes Auswahlelement
durch einen jeweiligen bistabilen Elektro magneten aktiviert wird, der
beispielsweise einen bewegbaren Kern aufweist, der durch einen entsprechenden
Stromimpuls in die eine oder die andere Richtung entsprechend den zwei
Positionen bewegt wird. Die Elektromagnete haben normalerweise eine
Ansprechzeit von 8 ms bis 10 ms, was viel zu langsam ist und daher
die Leistung der Maschine begrenzt.
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Um
die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine zu erhöhen, wurden luftbetriebene
Nadelauswahlvorrichtungen vorgeschlagen, die trotz einer vorgesehenen
Ansprechzeit von ungefähr
4 ms noch relativ langsam sind, und, was schwerwiegender ist, die
unflexibel und unzuverlässig
sind.
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Eine
Nadelauswahlvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch
1 ist durch die Druckschrift
DE 36 20 055 A1 bekannt. Bei dieser bekannten
Nadelauswahlvorrichtung weist der Elektromagnet einen U-förmigen Kern auf. Das flache
Ankerblatt bildet zugleich das Auswahlelement. Die Ebene des Ankerblattes
verläuft
parallel zur Ebene des U-förmigen
Kerns und somit zu dessen Achse. Das Ankerblatt ist an seinem einen
Ende schwenkbar mittels einer Stange gelagert und wird allein mit
Hilfe der Feder zurückgeschwenkt.
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Die
Druckschrift
DE 25
37 118 A1 offenbart eine Nadelauswahlvorrichtung mit einem
Ankerblatt, das an seinem einen Ende einen geraden Randabschnitt
aufweist.
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Das
Dokument
DE 34 33 621
A1 offenbart eine Nadelauswahlvorrichtung mit einem Elektromagneten,
dessen Anker an seinem einen Ende einen Kugelkopf aufweist, der
in Eingriff mit einem Auswahlelement steht.
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Die
Druckschrift
EP 0 479 371 offenbart
eine Nadelauswahlvorrichtung, bei der ein unterer, flexibler Teil
einer Hilfsschwinge im Wesentlichen senkrecht zur Achse eines Kerns
eines Elektromagneten verläuft.
Dieser flexible untere Teil kann einstückig mit dem oberen Teil der
Hilfsschwinge ausgebildet sein, so dass die gesamte Hilfsschwinge
als Ankerblatt angesehen werden kann. Dieses Ankerblatt ist an seinem
oberen Ende mit einer Spitze versehen, die zum Eingriff mit einem
Auswahlelement bestimmt ist. Ferner weist das Ankerblatt einen geraden Randabschnitt
an seinem von der Spitze abgewandten Ende auf.
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Die
Druckschrift
DE 39
20 064 A1 offenbart ein elektronisches Aggregat zum Betrieb
eines Elektromagneten, insbesondere eines Elektromagneten eines
Magnetventils einer Brennkraftmaschine. Dieses Aggregat umfasst
zwei Steuerungsschaltkreise, von denen der eine den Elektromagneten
mit einer vorgegebenen Spannung speist, die ausreicht, um den Elektromagneten
in seine Arbeitsstellung zu bringen, und von denen der andere den
Elektromagneten mit einer im Vergleich zu der vorgegebenen Spannung
niedrigeren Haltespannung speist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Nadelauswahlvorrichtung
dahingehend weiterzubilden, dass die Ansprechzeit möglichst
klein ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
in Patentanspruch 1 definierte Nadelauswahlvorrichtung gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Nadelauswahlvorrichtung
sind in den Unteransprüchen
definiert.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines nicht beschränkenden, bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
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1 zeigt
eine teilgeschnittene Frontansicht einer erfindungsgemäßen Nadelauswahlvorrichtung.
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2 zeigt
eine teilgeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 1.
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3 zeigt
einen Teilschnitt längs
der Linie III-III in 1.
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4 zeigt
einen vergrößerten Vertikalschnitt
eines Ausschnitts von 1.
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5 zeigt
einen vergrößerten Vertikalschnitt
zu 2.
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6 zeigt
ausschnittsweise in zu 4 ähnlicher Darstellung eine Abwandlung
der Erfindung.
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7 zeigt
ausschnittsweise in zu 4 ähnlicher Darstellung eine weitere
Abwandlung der Erfindung.
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8 zeigt
einen Teil eines Blockdiagramms eines Aggregats zur Steuerung der
Vorrichtung.
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9 zeigt
drei Steuerungskurven der Vorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Nadelauswahlvorrichtung 10 zum Auswählen von
Nadeln 11 einer Strickmaschine, die in der Form eines Zylinders angeordnet
und an einem (nicht gezeigten) Halter befestigt sind, der sich in
der Richtung eines Pfeils A vor- und zurückbewegt.
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Die
Nadelauswahlvorrichtung 10 weist einen hohlen prismatischen
Behälter 12 auf,
der wiederum zwei große
parallele Wände 15 aufweist
und eine Reihe von Stellgliedern 13 zum Auswählen der
Nadeln 11 beinhaltet. Der Behälter 12 ist am Boden durch
eine Bodenplatte 14, die mit einem elektrischen Verbinder 16 zur
Ansteuerung der Stellglieder 13 versehen ist, und an der
Oberseite durch eine Deckplatte 17 verschlossen, die mit
einer Öffnung 18 für jedes
Stellglied 13 versehen ist. In dem gezeigten Beispiel hat
die Deckplatte 17 acht Öffnungen 18 und die
Nadelauswahlvorrichtung 10 acht Stellglieder 13.
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Wie
insbesondere in den 4 und 5 gezeigt
ist, weist jedes Stellglied 13 ein Auswahlelement in Form
eines beispielsweise aus Kunststoff hergestellten zylindrischen
Riegels 19 auf, der auf einer Welle 20 rotiert,
die in die zwei Wände 15 des
Behälters 12 eingepasst
ist. Der Riegel 19 hat einen Radialabschnitt 22 in
Form einer verschleißfesten
Metallplatte, die radial vom Riegel 19 hervorsteht und
einen Nockenabschnitt 23 hat, beispielsweise eine geneigte
Oberfläche,
mit der ein rechteckiger Fortsatz 11 einer jeweiligen Nadel 11 zusammenwirken
kann. Der Riegel 19 weist ferner an zwei verschiedenen axialen
Positionen zwei gabelförmige
Fortsätze 24 und 25 auf,
die radial vom Riegel 19 in der entgegengesetzten Winkelposition
zum Radialabschnitt 22 vorstehen.
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Der
Riegel 19 rotiert um seine Längsachse zwischen zwei Positionen,
die in 4 mit 0 und 1 bezeichnet sind.
In der Position 0 ist der Radialabschnitt 22 nahe
dem Weg des Fortsatzes 11' der
Nadel 11 angeordnet, so dass, wenn die Nadel 11 gemäß 5 nach
links bewegt wird, der Fortsatz 11' von dem Radialabschnitt 22 unberührt bleibt.
Daher ist die Nadel 11 im Leerlauf. Umgekehrt, wenn der Riegel 19 auf
die Position 1 gesetzt ist und die Nadel 11 in 5 nach links
bewegt wird, wird die Nadel 11 ausgewählt, d.h. sie wird durch den
Nockenabschnitt 23 axial in Richtung eines Pfeils B bewegt.
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Jedes
Stellglied 13 weist ferner einen Elektromagneten 26 auf,
der seinerseits eine elektrische Spule 27 aufweist, die
um einen Kern 28 aus magnetischem Material unter Zwischenfügung einer
Isolierungsschicht gewickelt ist. Der Kern 28 hat im Wesentlichen
die Form eines Parallelepipeds und ist Bestandteil eines festen
Blocks 29 aus magnetischem Material, der ein Querstück 30 und
zwei sich parallel zum Kern 28 erstreckende Fortsätze 31 und 32 hat, die
den magnetischen Kreis des Elektromagneten 26 vervollständigen.
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Ferner
weist der Block 29 zwei Fortsätze 33 und 34 parallel
zu dem Querstück 30 auf,
die durch Schrauben 36 und 37 jeweils mit Fortsätzen 38 und 39 eines
Blocks 41 aus Kunststoff verbunden sind. Der Block 41 bildet
eine Deckplatte für
den Elektromagneten 26, der äußerlich somit eine Form eines schlanken
Quaders hat, und einen problemlosen Einbau ermöglicht, wie nachfolgend beschrieben
wird.
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Der
Block 41 hat eine Kammer 42 zur Führung und
Unterbringung des Ankers des Elektromagneten 26 in Form
eines flachen, leichtgewichtigen Ankerblattes 43. Das Ankerblatt 43 hat
zwei Ausnehmungen 44, durch die es mit zwei Fortsätzen 45 des Blocks 41 in
Eingriff steht, und einen Mittenabschnitt 47 zum Zusammenwirken
mit dem Kern 28. Die flachen Oberflächen des Kerns 28 und
der Fortsätze 31 und 32 des
Blocks 29 sind mit einem Blatt 46 aus einem flexiblen
magnetischen Material wie Mylar oder Kapton (eingetr. Warenzeichen)
bedeckt.
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Das
Ankerblatt 43 hat einen Randabschnitt 48, der
mit einer Leiste 49 aus einem elastischen Polymer, die
sich in einer Nut in dem Block 41 befindet, in Kontakt
steht, und es dreht sich bzw. schwenkt mit dem Randabschnitt 48 um
eine Kante 50 des Fortsatzes 31, die senkrecht
zur Achse des Kerns 28 verläuft. Somit bewegt sich das
Ankerblatt 43 in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse.
Am dem Randabschnitt 48 gegenüberliegenden Ende steht eine
Spitze 51 aus dem Block 41 durch eine Öffnung 55 hervor.
Die Spitze 51 steht beweglich mit einem der gabelförmigen Fortsätze 24, 25 des
Riegels 19 in Eingriff.
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Der
Fortsatz 32 des Blocks 29 des magnetischen Kreises
hat eine Bohrung 52, in der ein hohler zylindrischer Stoßzapfen 53 gleitet,
in dem eine als Schrauben-Druckfeder ausgebildete Feder 54 sitzt, die
den Stoßzapfen 53 gegen
das Ankerblatt 43 an einem Abschnitt 56 drückt, der
zwischen dem Mittenabschnitt 47 und der Spitze 51 angeordnet
ist. Die Bohrung 52 ist durch eine Metallplatte 57 geschlossen,
die durch die Schrauben 37 am Fortsatz 34 des Blocks 29 befestigt
ist.
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Wenn
die Spule 27 erregt wird, wird das Ankerblatt 43 vom
Kern 28 angezogen. Der Mittenabschnitt 47 des
Ankerblattes 43 ist dann über das Blatt 46 am
Kern 28 abgestützt,
und der jeweilige Riegel 19 wird in die Position 1 bewegt.
Umgekehrt, wenn die Spule 27 nicht erregt wird, dreht die
Feder 54, mit Unterstützung
durch die elastische Wirkung der Leiste 49, das Ankerblatt 43 um
die Kante 50. Die Trennung des Ankerblattes 43 von
dem Kern 28 wird durch das nichtmagnetische Blatt 46 unterstützt. Das Ankerblatt 43 wird
schnell dazu gebracht, sich an eine geneigte Fläche 58 der Kammer 42 anzulegen. Somit
wird der Riegel 19 in die Position 0 gebracht.
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Der
Elektromagnet 26 bewegt den Riegel 19 mit hoher
Geschwindigkeit, und zwar mit einer Ansprechzeit von weniger als
4 ms, und kann vorteilhafterweise so konstruiert sein, dass eine
Ansprechzeit von 0,5 ms bis 2 ms erreicht wird. Zu diesem Zweck ist
das Ankerblatt 43 flach und leichtgewichtig ausgebildet,
damit es mit geringer Kraft den Riegel 19 bewegen kann.
Die Anordnung der Spitze 51 an dem der Kante 50,
um die die Schwenkbewegung erfolgt, gegenüberliegenden Ende des Ankerblattes 43 führt dazu,
dass der Riegel 19 mit einem Hebelarm bewegt wird, der
größer ist
als der der durch die Spule 27 und die Feder 54 aufgebrachten
Kräfte.
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Wie
schon erwähnt,
sind die Elektromagnete 26 so ausgebildet, dass ein problemloser
Einbau möglich
ist, wobei zu diesem Zweck eine der Wände 15 des hohlen
Behälters 12 ein
Paar Bohrungen 59, 61 mit verschiedenen Durchmessern
hat. Der Block 29 hat zwei entsprechende Bohrungen 62, 63,
wobei letztere mit einem Gewinde versehen ist. Jeder Elektromagnet 26 ist
durch einen Passstift 64, der in die Bohrungen 59 und 62 eingepasst
ist, an der Wand 15 des Behälters 12 befestigt,
und durch eine Schraube 61, die in die mit einem Gewinde
versehene Bohrung 63 eingeschraubt ist.
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Wie
bekannt ist, verwenden Strickmaschinen eine große Anzahl an gering beabstandeten
Nadeln 11 mit einem Abstand voneinander von ungefähr 5 mm,
so dass die Riegel 19 (1 bis 3)
denselben Abstand aufweisen müssen.
Um allen Riegeln 19 zu ermöglichen, dass sie durch jeweilige
Elektromagnete 26 betrieben werden, sind diese am Behälter 12 in
zwei Reihen angeordnet, die um den Abstand zwischen den Riegeln 19 versetzt
sind.
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Zu
diesem Zweck haben die zwei gegenüberliegenden Wände 15 des
Behälters 12 Bohrungspaare 59, 61,
die um diesen Abstand voneinander beabstandet sind. Der Block 29 hat
zwei koaxiale Bohrungen 62, die als Sacklöcher ausgebildet
sind, während
die Bohrung 63 eine Durchgangsbohrung ist, so dass jeder
Elektromagnet 26 wahlweise an einer der Wände 15 des
Behälters 12 angebracht
werden kann.
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Der
Abstand zwischen den Wänden 15 des Behälters 12 ist
dem Abstand zwischen den zwei gabelförmigen Fortsätzen 24 und 25 des
Riegels 19 so angepasst, dass die Spitzen 51 der
Ankerblätter 43 in einer
Reihe der Elektromagnete 26 mit dem Fortsatz 25 in
Eingriff sind, während
die in der anderen Reihe mit dem Fortsatz 25 in Eingriff
sind.
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Bei
der Abwandlung gemäß 6 ist
der Radialabschnitt 22 an einem prismatischen Riegel 19' aus Metall
angebracht, der auf der Welle 20 rotiert. Die Spitze 51 des
Ankerblattes 43 ist mit einer Kunststoffgabel 35 zusammengegossen,
die mit einem mit dem Riegel 19' verbundenen Fortsatz in Form einer Metallspitze 40 in
Eingriff ist. Die Metallspitze 40 ist so am Riegel 19' befestigt,
dass sie radial zur Welle 20 an einer der zwei axialen
Positionen verläuft,
und so eine versetzte Montage der zwei Reihen von Elektromagneten 26 ermöglicht.
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Bei
der Abwandlung gemäß 7 sind Öffnungen 18' in der Deckplatte 17 so
dimensioniert, dass dadurch die Positionen 0 und 1 des
Radialabschnitts 22 definiert sind, so dass, wenn der Elektromagnet 26 erregt
ist, das Ankerblatt 43 nicht mehr gegen das Blatt 46 am
Kern 28 gedrückt
wird. Wenn der Elektromagnet 26 nicht erregt ist, wird
das Ankerblatt 43 nicht mehr gegen die Fläche 58 des
Blocks 41 gedrückt.
Jede Öffnung 18' bildet somit
ein Paar Stopperelemente für
einen der Radialabschnitte.
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Die
Spule 27 eines jeden Elektromagneten 26 wird vorzugsweise
jedes Mal mit einer vorgegebenen Spannung und für eine vorgegebene Zeit erregt, die
ausreichend sind, um das Ankerblatt 43 und den Riegel 19, 19' von der Position 0 in die
Position 1 zu bewegen. Der Elektromagnet 26 bleibt
weiterhin mit einer niedrigeren Spannung, als der vorstehend genannten
vorgegebenen Spannung erregt, um das Ankerblatt 43 und
den Riegel 19 in der Position 1 zu halten.
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Zu
diesem Zweck wird jede Spule 27 durch ein elektronisches
Aggregat 67 (8) erregt, das mit einer gesteuerten
Stromversorgung 68 zum Versorgen mit der vorgegebenen Spannung VPH,
beispielsweise 24 V, an einem ersten Anschluss 69, und mit
der niedrigeren Spannung VPL, beispielsweise 5 V und somit ungefähr 1/5 der
Spannung VPH, an einem zweiten Anschluss 71 verbunden ist.
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Das
Aggregat 67 weist ferner zwei elektronische Steuerungsschaltkreise 72 und 73 zum
jeweiligen Verbinden der Spule 27 mit den Anschlüssen 69 und 71 auf.
Der Steuerungsschaltkreis 73 wird direkt durch ein Signal
INP eingeschaltet, das ein Signal Vi (9) einer
vorbestimmten Länge
entsprechend der Gesamterregungszeit der Spule 27 (8)
erzeugt, und gleichzeitig einen Verzögerungsschaltkreis 74 einschaltet,
der aus einem bekannten monostabilen integrierten Schaltkreis besteht.
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Während der
Periode, in der der Verzögerungsschaltkreis 74 eingeschaltet
ist, schaltet dessen Ausgangssignal Vm den Steuerungsschaltkreis 72, der
somit gleichzeitig mit dem Steuerungsschaltkreis 73 eingeschaltet
wird. Eine Diode 75 verhindert, dass die von dem Steuerungsschaltkreis 72 gelieferte Spannung
VPH sich auf den Steuerungsschaltkreis 73 auswirkt. Der
Verzögerungsschaltkreis 74 liefert vorteilhafterweise
das Ausgangssignal Vm (9) für eine Zeit, die in dem Bereich
1 ms bis 2 ms, vorzugsweise 1,5 ms, liegt.
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Die 9 zeigt
ferner den Verlauf der Erregerspannung Ve der Spule 27 im
Verhältnis
zur Zeit. Das Aggregat 67 (8) weist
ferner einen Strom-Sicherungsschaltkreis 76 auf, der eine
Zenerdiode 77 enthält,
um Funkenbildung zu verhindern, wenn die Spule 27 ab-erregt
wird.
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Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Nadelauswahlvorrichtung
sind in der vorstehenden Beschreibung dargelegt. Im Einzelnen sorgt
sie für
eine sehr schnelle Betätigung
durch den Elektromagneten 26 und für eine hohe Einbaudichte der
Elektromagnete 26, die alle dieselben sind. Schließlich sorgt
das Aggregat 67 für
das Erregthalten der Spulen 27 bei einer sehr niedrigen
Spannung, und somit wird die Erwärmung
der Vorrichtung reduziert.
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Für den Fachmann
soll klargestellt sein, dass Abwandlungen an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
vorgenommen werden können.
Beispielsweise können
Abwandlungen hinsichtlich der Anzahl und den Abständen der
Riegel 19, 19' vorgenommen werden,
die jeweils drei oder mehr gabelförmige Fortsätze 24, 25 bzw.
Metallspitzen 40 haben können. Demzufolge können die
Elektromagnete 26 in drei oder mehr Reihen angeordnet sein,
um den Abstand der Stellglieder 13 weiter zu reduzieren.
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Darüber hinaus
können
Abwandlungen am magnetischen Block 29 und/oder am Ankerblatt 43 vorgenommen
werden. Ferner können
Abwandlungen an den Komponenten des elektronischen Aggregats 67 zum
Erregen der Spulen 27 und hinsichtlich der Erregungszeit
des Verzögerungsschaltkreises 74 und
der Erregerspannungen der Spulen 27 vorgenommen werden.