DE4416500A1 - Gleichstrom-Hubmagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Hubmagneten gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein solches Magnetsystem ist beispielsweise aus DE-PS 9 76 704 bekannt. Dort ist ein Hubmagnet beschrieben, der einen entlang einer Achse bewegbaren, zylinderförmigen Anker sowie eine koaxial zu diesem Anker angeordnete Erregerspule und ein Magneteisensystem zur Magnetfeldführung aufweist. Das Magneteisensystem besteht aus einer koaxial zur Achse des Ankers angeordneten hohlzylindrischen Rohrführung und einem der Rohrführung in einem Abstand gegenüberliegenden Ankerge­ genstück. Das Ankergegenstück ist mit einer dem Anker gegen­ überliegenden Stirnwand und mit in Richtung zum Anker wei­ senden, ebenfalls koaxial zur Achse angeordneten hohlzylin­ drischen Wandungen versehen. Die hohlzylindrische Rohrfüh­ rung und die hohlzylindrischen Wandungen des Ankergegen­ stückes sind zwischen der Erregerspule und dem Anker ange­ ordnet. Darüber hinaus sind das Ankergegenstück und die Rohrführung über ein um die Erregerspule angeordnetes Gehäu­ se zum Schließen des magnetischen Kreis es miteinander ver­ bunden. Bei Bestromung der Erregerspule wird im Magneteisen­ system ein magnetischer Feldlinienverlauf erzeugt, wodurch der kolbenförmige Anker entlang der Achse linear in Richtung zur Ankerstirnfläche hin- bzw. von der Ankerstirnfläche wegbewegt werden kann.

Zur Anpassung der Hubkraftcharakteristik ist in DE-PS 9 76 704 vorgeschlagen, die hohlzylindrischen Wandungen am Anker­ gegenstück als Steuerkonuswandungen auszubilden, um mit ferromagnetischen Mitteln den Verlauf der Hubkraftkurve zu beeinflussen und um einen geringen magnetischen Widerstand vom Gehäuse des Magneteisensystems beim Übergang zum beweg­ lichen Anker sowie eine hohe Flußdichte im "magnetischen Arbeitsraum" zu erreichen. Mit "magnetischer Arbeitsraum" ist dabei im folgenden der Raum bezeichnet, der innerhalb der Begrenzungen der Ankerstirnfläche, der Stirnfläche des Ankergegenstückes sowie der Steuerkonusinnenwandungen liegt.

Obwohl es mit diesem bekannten Magnetsystem möglich war, den Verlauf der Hubkraftkurve gezielt zu beeinflussen, zeichnen sich die bisher bekannten Hubmagnete durch einen verhältnis­ mäßig komplizierten Aufbau aus. Es besteht jedoch dringend Bedarf, Gleichstrom-Hubmagnete möglichst einfach aufzu­ bauen.

Es werden nämlich zunehmend in großem Umfang Elektromagnete zur Automatisierung von Arbeitsabläufen in der Industrie verwendet. Mit modernen elektronischen Steuerungseinrichtun­ gen werden durch Sensoren bzw. vorgegebene Programmabläufe in Produktionsmaschinen komplizierteste und umfangreichste Arbeitsabläufe automatisiert durchgeführt, wobei als aktiv arbeitender Signalumsetzer für Hydraulik, Pneumatik und mechanische Schaltvorgänge zunehmend Hubmagnete eingesetzt werden.

Dieses technisch umfangreiche Einsatzgebiet des magnetischen Hubantriebs verlangt zwangsläufig aus Platzgründen in der Produktionsmaschine immer kleinere und äußerst funktionssi­ chere Gleichstrom-Hubmagneten als Signalübertrager. Infolge dieser Einsatzbedingungen wird gezwungenermaßen eine immer höhere Leistungsdichte bzw. Hubarbeit je Magnetvolumen verlangt, wobei der elektrische Leistungsbedarf für die Schaltleistung der elektronischen Steuerung aus Preis- und Platzgründen möglichst niedrig gehalten werden soll.

Damit diese Aufgaben durch einen Gleichstrom-Hubmagneten erfüllt werden können, ist grundsätzlich eine große Hubar­ beit in kleinstem Bauvolumen und eine zweckmäßige Anpassung der magnetischen Hubkraftkennlinie an die Bedarfskennlinie des zu betätigenden Schaltgerätes erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun­ de, einen Gleichstrom-Hubmagneten anzugeben, der sich durch einen äußerst einfachen Aufbau, geringe Abmessungen und eine günstige Magnetfeldführung ohne wesentliche Streuverluste auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch einen Gleichstrom-Hubmagneten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen eines solchen Gleichstrom-Hubmagneten sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, das Mag­ neteisensystem lediglich aus zwei mindestens annähernd gleich großen Eisenteilen, nämlich einem Anker und einem Ankergegenstück, zu bilden. Dabei sind der Anker und das Ankergegenstück rotationssymmetrisch auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Dabei sind zwei innenliegende Zylinderkör­ per in einem außenliegenden Hohlzylinderkörper angeordnet, wobei der Magnetkörper auf einer Seite als Deckelteil fest mit dem Außenkörper verbunden ist. Der Anker ist erfindungs­ gemäß längsbeweglich unter Bildung mindestens eines Arbeits­ luftspaltes gegenüberliegend zum Ankergegenstück angeordnet, wobei die Erregerspule in dem zwischen Zylinderkörper und Hohlzylinderkörper des Ankers und des Ankergegenstücks gebildeten Zwischenraum angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Hubmagnet weist hierdurch einfachste geometrische Bauformen seiner Einzelteile auf. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Gleichstrom-Hubmag­ net bestens geeignet, in miniaturisierten Schaltungsanlagen eingesetzt zu werden, da er bei kleinstmöglichen Magnet­ außenabmessungen eine magnetfeldtechnische streuarme Gestal­ tungsform seines magnetischen Kreises aufweist. Durch das Vorsehen eines lediglich aus zwei gleich großen Eisenteilen bestehenden Magneteisensystems, ergibt sich für den gesamten Magnetkreis innerhalb des Gleichstrom-Hubmagneten sowohl in der Hubanfangsstellung als auch in der Hubendstellung je­ weils ein gleich hoher magnetischer Energieinhalt im Anker und im Ankergegenstück und somit eine geringe magnetische Streuung bei höchstmöglicher Hubarbeit.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Hubmagnet ermöglicht durch seine äußerst reduzierte Formgebung des Magnetsystems, Kleinmagnete zu bauen, die in den Abmessungen sehr kleinge­ halten werden können.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Zylinderkör­ per und Hohlzylinderkörper von Ankergegenstück und Anker jeweils unterschiedlich lang auszubilden, wobei die Gesamt­ länge der beiden Hohlzylinderkörper und der beiden Zylinder­ körper von Anker und Ankergegenstück gleich groß ist. Durch die hierdurch versetzte Anordnung der zwischen Anker und Ankergegenstück liegenden Arbeitsluftspalte läßt sich eine Steigerung der Hubarbeit des Gleichstrom-Magneten feststel­ len.

Es ist möglich, den Zylinderkörper des Ankergegenstückes mit einem an sich bekannten ferromagnetischen Steuerkonus zu versehen, wie er aus DE-PS 9 76 704 bekannt ist. Dadurch ist in weitem Umfang eine Anpassung der Hubkraftkennlinie an den Kraftbedarf des zu schaltenden Steuerungselementes ermög­ licht. Die Anpassung der Hubkraftkennlinie an die Bedarfs­ kennlinie ist nämlich eine wesentliche Voraussetzung für ein günstiges Auslegen der Magnetgröße. Die Forderung hoher Anfangszugkraft kann mit einem solchen ferromagnetisch arbeitenden Steuerkonus in befriedigender Weise gelöst werden. Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung auch die Möglichkeit eines sogenannten Doppelsteuerkonus in Parallelschaltung vor, durch den in vorteilhafter Weise die Hubanfangskräfte weiter gesteigert werden können. Ein Dop­ pelsteuerkonus zeichnet sich neben einem ferromagnetischen Steuerkonus an der Außenwandung des Zylinderkörpers des Ankergegenstückes durch einen weiteren Steuerkonus am Hohl­ zylinderkörper des Ankergegenstückes aus, und zwar an dem Richtung Anker weisenden Ende des Ankergegenstückes.

Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, den Steuerkonus ausschließlich am Hohlzylinderkörper des Ankergegenstückes anzubringen. Ein solcher Steuerkonus am Hohlzylinderkörper des Ankergegenstückes ergibt nämlich bereits eine Verminde­ rung des Streufeldes nach außen. Allerdings zeichnet sich die Verwendung zweier Steuerkonusse durch eine günstiger verlaufende Hubkraftkurve aus, die z. B. für eine äußerst hohe Anfangszugkraft als Losbrechmoment für dynamisch abzu­ gebende schlagartige Hubarbeit geeignet ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, Anker und Ankergegenstück mit abgestuften Wandungen auszugestalten und die abgestuften Wandungen überlappend zueinander anzu­ ordnen. Diese Formgestaltung des Magnetsystems ergibt eine besonders präzise Steuerungswirkung für die Gestaltung von extrem ausgeformten Hubkraftkennlinien, wenn in etwa mittig zur Erregerspule ein Steuerkonus am Zylinderkörper des Ankergegenstückes und damit im hochkonzentrierten Teil des magnetischen Kreises angeordnet ist.

Das Gehäuse des Gleichstrom-Hubmagneten nach der Erfindung besteht zweckmäßigerweise lediglich aus einer Rohrführung, in deren beiden Seiten der Anker bzw. das Ankergegenstück eingefügt sind. Die Rohrführung kann zylinderförmig oder als quaderförmiger Körper mit zylinderförmiger Innenwandung ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich, daß die Rohrfüh­ rung aus nicht-magnetischem Material, z. B. aus Kunststoff, besteht. Das Ankergegenstück ist zweckmäßigerweise festste­ hend, beispielsweise mittels Kerben oder Kleben, mit der Innenwandung der Rohrführung verbunden. Die Erregerspule sitzt zweckmäßigerweise ebenfalls feststehend im Zwischen­ raum zwischen Zylinderkörper und Hohlzylinderkörper des Ankergegenstückes.

Der Anker selbst ist innerhalb der Rohrführung axial beweg­ lich angeordnet und nutzt in vorteilhafter Weise die Innen­ wandung der Rohrführung als Gleitbahn. Um die Bewegung des Ankers bei Bestromung der Erregerspule außerhalb des Gleich­ strom-Hubmagneten zur Verfügung zu stellen, ist der Zylin­ derkörper des Ankergegenstückes beispielsweise mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen, durch die eine am Anker befestigte Schubstange geführt ist.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Hubmagnet und dessen Vor­ teile werden nachfolgend im Zusammenhang mit Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Hubmagneten nach der Erfindung in Schnittdarstellung und Draufsicht sowie den dazugehörenden Hubkraftverlauf bei Dauerbetrieb (100% ED) und Kurzzeitbetrieb (5% ED),

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Hubmagneten nach der Erfindung in Schnittdarstellung, Draufsicht sowie die dazugehörenden Hubkraftkennlinien, wobei der Gleichstrom-Hubmagnet zwei zueinander versetzte Arbeitsluftspalte aufweist,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Hubmagneten nach der Erfindung in Schnittdarstellung, Draufsicht sowie die dazugehörenden Hubkraftkennlinien, wobei der Gleichstrom-Hubmagnet einen Doppel­ steuerkonus und abgestufte Wandungen des Ankers und Ankergegenstückes aufweist,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Hubmagneten nach der Erfindung in Schnittansicht, Draufsicht sowie die dazugehörenden Hubkraftkennlinien, wobei sich die Wandungen des Ankers und Ankerge­ genstückes teilweise überlappen und

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich zu Fig. 7, jedoch mit quaderförmiger Rohrführung.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszei­ chen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. In den einzelnen Figuren sind links jeweils die Schnittansichten von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagneten dargestellt, während mittig die zugehörende Draufsicht gezeigt ist. In der rechten Darstellung der einzelnen Figuren ist der zu dem jeweils in Schnittdarstellung und Draufsicht gezeigten Gleichstrom-Hubmagneten zugehörige Hubkraftverlauf bei Dauerbetrieb, d. h. 100% ED, und bei Kurzzeit- und damit Stoßbetrieb, d. h. 5% ED, illustriert. Die Hubkraftkennlinie für Dauerbetrieb ist durch das Bezugszeichen A und die Hubkraftkennlinie für Kurzzeitbetrieb durch das Bezugszei­ chen B gekennzeichnet. In den Diagrammen der einzelnen Hubkraftabläufe ist vertikal die Hubkraft in Newton und horizontal der Hub des Ankers in Millimeter aufgetragen.

In der in Fig. 1 dargestellten Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Hub­ magneten ist innerhalb einer als Gehäuse dienenden, zylin­ derförmigen Rohrführung 1 ein Anker 3 und ein dem Anker 3 gegenüberliegendes Ankergegenstück 2 angeordnet. Die Rohr­ führung 1, das Ankergegenstück 2 sowie der Anker 3 sind rotationssymmetrisch zu einer Achse X aufgebaut.

Das Ankergegenstück 2 und der Anker 3 weisen jeweils einen innenliegenden Zylinderkörper 2c, 3c und einen außenliegen­ den Hohlzylinderkörper 2b, 3b auf, welche auf einer Seite jeweils durch ein Deckelteil 2a, 3a einstückig miteinander in Verbindung stehen. Der Anker 3 und das Ankergegenstück 2 stehen sich mit ihrer jeweils offenen Seite so gegenüber, daß die gegenüberliegenden Enden der Hohlzylinderkörper 2b, 3b vom Ankergegenstück 2 und Anker 3 sowie die gegenüberlie­ genden Enden der Zylinderkörper 2c, 3c von Anker 3 und Ankergegenstück 2 einen Arbeitsluftspalt bilden. Die Ar­ beitsluftspalte sind mit Bezugszeichen 5, 6 gekennzeichnet und verlaufen orthogonal zur Achse X. Es versteht sich, daß hierfür der Anker 3 und das Ankergegenstück 2 einen Zylin­ derkörper 3c, 2c und einen Hohlzylinderkörper 3b, 2b mit in etwa gleichen radialen Abständen zur Achse X aufweisen.

Zwischen den Hohlzylinderkörpern 2b und 3b sowie den Zylin­ derkörpern 2c und 3c des Ankergegenstückes 2 und Ankers 3 ist ein Zwischenraum 13 vorgesehen, innerhalb dem eine Erregerspule 4 angeordnet ist. Die Erregerspule 4 ist ring­ förmig um die Zylinderkörper 2c, 3c des Ankergegenstückes 2 und Ankers 3 gewickelt.

Erfindungsgemäß ist das Ankergegenstück 2 feststehend mit der Rohrführung 1, die aus unmagnetischem Material, z. B. Kunststoff, gebildet ist, verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch geeignetes Verkleben realisiert sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Rohrführung 1 und das Ankergegenstück 2 mittels geeigneter Kerbverbindung feststehend aneinanderzufügen. Zweckmäßigerweise wird die Erregerspule 4 ebenfalls feststehend mit dem Ankergegenstück 2 verbunden. Dies kann beispielsweise durch Kleben erfolgen. Damit bilden die Rohrführung 1, das Ankergegenstück 2 und die Erregerspule 4 insgesamt eine kompakte, feststehende Einheit.

Im Gegensatz zum feststehend innerhalb der Rohrführung 1 angeordneten Ankergegenstück 2, ist der Anker 3 axial beweg­ lich innerhalb der Rohrführung 1, die für den Anker 3 als Gleitbahn dienen kann, angeordnet.

Der damit hubförmig in der Rohrführung 1 bewegliche Anker 3 ist in Fig. 1 in seiner Hubanfangsstellung dargestellt. In dieser Hubanfangsstellung sind die Arbeitsluftspalte 5 und 6 am größten. Durch Bestromung der Erregerspule 4 ist der Anker 3 axial hin- und her bewegbar, so daß sich die Ar­ beitsluftspalte 5, 6 verändern.

Der hubförmig in der Rohrführung 1 bewegliche Anker 3 über­ trägt bei dem in Fig. 1 dargestellten Gleichstrom-Hubmagne­ ten seine Hubkraft über eine stirnseitig am Zylinderkörper 3c des Ankers 3 angebrachte unmagnetische Schubstange 9 nach außen zu einem nicht dargestellten Schaltelement.

Die geometrisch einfache Bauform des in der Rohrführung 1 eingebauten Magnetsystems zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das feststehende Ankergegenstück 2 und der hubbewegliche Anker 3 mindestens annähernd gleiches Volumen aufweisen und vollständig aus magnetischem Material, z. B. Eisen, gebildet sind. In vorteilhafter Weise können im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 der Anker 3 und das Ankerge­ genstück 2 aus ein und derselben Form hergestellt werden. Des weiteren ist der in Fig. 1 dargestellte Gleichstrom- Hubmagnet zu der orthogonal zur Achse X dargestellen Symme­ trieebene S-S nahezu spiegelbildlich in Hubanfangsstellung angeordnet. Die Erregerspule 4 ist nur insoweit asymmetrisch zur Symmetrieebene S-S angeordnet, soweit die Hubhöhe des Ankers 3 diese geometrische Verkürzung der Erregerspule 4 vorschreibt.

In Fig. 1 ist mittig eine Draufsicht auf den Gleichstrom- Hubmagneten gezeigt, wenn dem Betrachter die die Schubstan­ ge 9 aufweisende Stirnseite des Gleichstrom-Hubmagneten zugewandt ist.

In dem Diagramm von Fig. 1 ist auf der horizontalen Achse der Ankerhub in mm und auf der vertikalen Achse die Hubkraft in N (Newton) aufgetragen. Mit A ist die 100%-ED-Kennli­ nie, also Dauerbestromung der Erregerspule, und mit B die 5%-ED- Kennlinie, also Stoßbestromung der Erregerspule, aufgetragen. Dabei ist die 100%-ED-Kennlinie durch die zulässige Erwärmung bei Dauereinschaltung definiert, während die 5%-ED-Kurve die kurzzeitig erhöhte Stoßbetriebslei­ stung, wie sie bei Elektronikbetrieb meistens verwendet wird, darstellt.

Erfindungsgemäß kann mit dem in Fig. 1 dargestellten Gleichstrom-Hubmagneten trotz kleinstmöglicher einfacher Bauform ein genügend großer Eisenquerschnitt im Magneteisen­ system, der aus Anker 3 und Ankergegenstück 2 gebildet ist, bereitgestellt werden, so daß trotz höchster Magnetfelderre­ gung eine möglichst geringe Querfeldstreuung durch die geometrisch einfache Bauform für den magnetischen Kreis vorhanden ist.

Des weiteren ist in dem in Fig. 1 dargestellten Gleich­ strom-Hubmagneten das feststehende Ankergegenstück 2 in seinem Eisenvolumen und damit auch in seinem magnetischen Energieinhalt gleichgroß dem Volumen des beweglichen Ankers 3 gewählt. Hierdurch stehen sich auch während des Hochmagne­ tisierens beim Einschaltvorgang immer magnetische Gleichge­ wichte zwischen Ankergegenstück 2 und Anker 3 einander gegenüber. Damit ist idealerweise ein magnetisches Polschuh- Gleichgewicht erreicht.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagneten in Schnittdarstellung, die zugehörende Draufsicht und die Hubkraftkennlinie darge­ stellt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Gleich­ strom-Hubmagneten (vgl. hierzu die Schnittansichten) sind die Arbeitsluftspalte 5, 6 zur Symmetrieebene S-S versetzt zueinander angeordnet. Hierfür ist die Wandung des Hohlzy­ linderkörpers 2b des Ankergegenstückes 2 im Vergleich zur Wandung des Zylinderkörpers 2c des Ankergegenstückes 2 länger, hier etwa doppelt so lang, ausgebildet. Beim Anker 3 hingegen ist die Wandung des Zylinderkörpers 3c in gleichem Maße länger ausgeführt als die Wandung des Hohlzylinderkör­ pers 3b. Die Enden der einzelnen Wandungsabschnitte stehen wieder orthogonal zur Achse X.

Durch eine derartige Ausführungsform des Gleichstrom-Hubmag­ neten kann eine Verminderung des magnetischen Streuflusses, der durch gegenseitige Beeinflussung der nahe beieinander­ liegenden Arbeitsluftspalte 5, 6 in Fig. 1 bedingt ist, erreicht werden. Die Versetzung der Arbeitsluftspalte 5, 6 erfolgt etwa symmetrisch zur Symmetrieebene S-S. Im Ver­ gleich zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 eine Steigerung der Hubarbeit festzustellen. Zu beachten ist, daß auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die beiden Eisenteile des magne­ tischen Kreises, der durch den Anker 3 und das Ankergegen­ stück 2 gebildet ist, und damit der magnetenergetische Inhalt der beiden Eisenteile gleich groß ist.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Gleichstrom-Hubmagneten dargestellt. Ähnlich wie in Fig. 1 sind die Arbeitsluftspalte 5, 6 in etwa im Bereich der Symmetrieebene S-S nicht versetzt zueinander angeordnet. Die Enden der Wandungen der Hohlzylinderkörper 2b, 3b sowie der Zylinderkörper 2c, 3c des Ankergegenstückes 2 bzw. Ankers 3 sind jeweils abgestuft ausgebildet. In der in Fig. 3 gezeigten Hubanfangsstellung des Ankers 3 reichen die längeren Enden dieser Abstufung des Ankes 3 bzw. Anker­ gegenstückes 2 jeweils gerade bis etwa zur Symmetrieebene S-S, wobei in Hubendstellung die abgestuften Enden der Hohlzylinderkörper 2b, 3b und der Zylinderkörper 2c, 3c des Ankergegenstückes 2 und Ankers 3 überlappend zueinander liegen. Die längere ringförmige Schulter des Ankergegen­ stückes 2 ist an der Rohrführung 1 und die längere ringför­ mige Schulter des Zylinderkörpers 2c an der Erregerspule 4 angeordnet. Beim Anker 3 ist entsprechend die längere ring­ förmige Schulter des Hohlzylinderkörpers 3b an der Erreger­ spule 4 und das längere Teil des Zylinderkörpers mittig zur Achse X angeordnet.

Zur Beeinflussung des Verlaufs der Hubkraftkennlinie ist zumindest die längere ringförmige Schulter des Zylinderkör­ pers 2c des Ankergegenstückes 2 mit einem sogenannten Steuerkonus, wie er aus DE 9 76 704 an sich bekannt ist, versehen. Dadurch kann in einem weiten Umfang die Hubkraft­ kennlinie an den Kraftbedarf des zu schaltenden Steuerungs­ elementes angepaßt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann, wie Fig. 3 zeigt, das Ende der Wandung des Hohlzylinderkörpers 2b des Ankergegenstückes ebenfalls mit einem solchen Steuerkonus ausgeführt werden. Hierdurch sind zwei Steuerkonusse 11, 12 zueinander parallel geschaltet, durch welche die Hubanfangskraft noch deutlich gesteigert werden kann. Solche parallel geschalteten Steuerkonusse 11, 12 können auch als Doppelsteuerkonus bezeichnet werden. Wie der Verlauf der Hubkraftkennlinien anhand der 100% -ED- (vgl. Bezugszeichen A) und 5%-ED-Kurven (vgl. Bezugs­ zeichen B) zeigt, kann durch einen derartigen Doppelsteuer­ konus eine Hubkraftsteigerung über den Hubweg beobachtet werden.

Die ferromagnetische Steuerung der Hubkraftkennlinie mit einem Steuerkonus 12 am Ende des Hohlzylinderkörpers 2b des Ankergegenstückes 2 ergibt zugleich eine Verminderung des Streufeldes nach außen. Das Parallelschalten der beiden Steuerkonusse 11, 12 führt zu einer verhältnismäßig günsti­ gen Hubkraftkennlinie, die z. B. für eine hohe Anfangszug­ kraft als Losbrechmoment für dynamisch abzugebende schlagar­ tige Hubarbeit bestens geeignet ist.

Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die Wan­ dungen der Zylinderkörper 2c, 3c des Ankergegenstückes 2 und Ankers 3 in ähnlicher Weise ausgeführt wie beim Gleichstrom- Hubmagnet gemäß Fig. 3. Die Enden der Hohlzylinderkörper 2b, 3b von Ankergegenstück 2 und Anker 3 überlappen sich jetzt jedoch bereits auch in der Hubanfangsstellung des Ankers 3 deutlich. Darüber hinaus ist lediglich die Wandung des Zylinderkörpers 2c mit einem Steuerkonus 11 versehen. Durch die überlappende Anordnung der abgestuften Wandungen der Hohlzylinderkörper 2b und 3b wird eine besonders präzise Steuerungswirkung für die Gestaltung von extrem ausgeformten Hubkraftkennlinien möglich, da der einzige Steuerkonus 11 etwa im Zentrum der Erregerspule 4 und damit im hochkonzen­ trierten Teil des magnetischen Kreises angeordnet ist.

Durch einen solchen Gleichstrom-Hubmagneten ist eine gegen­ seitige Abstimmung der beiden Hubkraft-Kennlinien A und B sowohl bei der kurzzeitigen stromstoßartigen Belastungsart als auch bei Dauerbelastung in der Weise erreichbar, daß in Hubendstellung eine genügend große Haltekraft vorhanden ist, um die Stoßhubkraft am Hubanfang aufbringen zu können, wie die Verbindungslinie C im Hubkraftkennlinienverlauf der Fig. 4 verdeutlicht.

In Fig. 5 ist ein ähnlicher Gleichstrom-Hubmagnet wie in Fig. 4 dargestellt. Der Anker 3 befindet sich jetzt jedoch in Hubendstellung, so daß sich die abgestuften Enden der Hohlzylinderkörper 2b und 3b vollständig überlappen. Darüber hinaus überlappt auch der Steuerkonus 11 des Zylinderkörpers 2c des Ankergegenstückes 2 das längere Teil des Zylinderkör­ pers 3c des Ankers 3. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die Rohrführung 1′ jetzt nach außen hin quaderförmig ausgebildet, wie die Draufsicht in Fig. 5 deutlich zeigt. Diese Rohrführung 1′, die beispielsweise ein Kunststoffkörper sein kann, ist erfindungsgemäß mit einer zylindrischen Innenwandung versehen, so daß sämtliche aus den zuvor erwähnten Fig. 1 bis 4 erläuterten Ausführungs­ formen von Ankergegenstück 2 und Anker 3 jeweils innerhalb dieser Rohrführung 1′ angeordnet werden könnten. Eine solche quaderförmige Ausbildung der Rohrführung hat den Vorteil, daß an den Ecken dieser Rohrführung 1′ Bohrungen 10 angeord­ net werden können, die für eine einfache Montage des Gleich­ strom-Hubmagneten an ein nicht dargestelltes Steuerungsele­ ment geeignet sind.

Bezugszeichenliste

1 Rohrführung
1′ Rohrführung
2 Ankergegenstück
2a Deckelteil des Ankergegenstücks
2b Hohlzylindrischer Körper des Ankergegenstücks
2c Zylinderkörper des Ankergegenstücks
3 Anker
3a Deckelteil des Ankers
3b Hohlzylinderkörper des Ankers
3c Zylinderkörper des Ankers
4 Erregerspule
5 Arbeitsluftspalt
6 Arbeitsluftspalt
7 Luftspalt
8 Durchgangsöffnung
9 Schubstange
10 Bohrung
11 Steuerkonus
12 Steuerkonus
13 Zwischenraum
S-S Symmetrieebene
N Newton
mm Millimeter
A 100%-ED-Kurve
B 5%-ED-Kurve
C Verbindungslinie
X Achse

Claims (8)

1. Gleichstrom-Hubmagnet mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten und entlang einer Achse (X) bewegbaren Anker (3), einer Erregerspule (4) und einem mit dem Anker (3) einen Arbeitsluftspalt (5, 6) bildenden fest­ stehenden Ankergegenstück (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (2) und der Anker (3) rotations­ symmetrisch zur Achse (X) angeordnet sind und jeweils einen innenliegenden Zylinderkörper (2c, 3c) und einen außenliegenden Hohlzylinderkörper (2b, 3b) aufweisen, welche auf einer Seite jeweils durch ein Deckelteil (2a, 3a) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Erreger­ spule (4) in dem zwischen Zylinderkörper (2c, 3c) und Hohlzylinderkörper (2b, 3b) gebildeten Zwischenraum (13) des Ankers (3) und Ankergegenstückes (2) angeordnet ist, daß der Anker (3) und das Ankergegenstück (2) mit ihrer jeweils offenen Seite unter Bildung des Arbeitsluftspal­ tes (5, 6) einander gegenüberliegend angeordnet sind und daß der Anker (3) und das Ankergegenstück (2) mindestens annähernd gleiches Volumen aufweisen.

2. Gleichstrom-Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinderkörper (2c, 3c) und der Hohl­ zylinderkörper (2b, 3b) des Ankers (3) und Ankergegen­ stückes (2) jeweils unterschiedlich lang ausgebildet sind.

3. Gleichstrom-Hubmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (2c) des Ankerge­ genstückes (2) an seiner dem Anker (3) zugewandten Seite mit einem Steuerkonus (11) versehen ist.

4. Gleichstrom-Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinderkörper (2b) des Ankergegenstückes (2) an seiner dem Anker (3) zuge­ wandten Seite einen Steuerkonus (12) aufweist.

5. Gleichstrom-Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (3) und das Anker­ gegenstück (2) abgestufte Wandungen aufweisen, und daß die abgestuften Wandungen von Anker (3) und Ankergegen­ stück (2) überlappend zueinander angeordnet sind.

6. Gleichstrom-Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (2) mittig mit einer auf der Achse (X) liegenden Durchgangs­ öffnung (8) versehen ist, durch welche eine am Anker (3) stirnseitig angebrachte Schubstange (9) geführt ist.

7. Gleichstrom-Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine aus nicht­ magnetischem Material bestehende Rohrführung (1; 1′) ist, daß das Ankergegenstück (2) feststehend mit dieser Rohrführung (1; 1′) verbunden ist und daß die Erreger­ spule (4) feststehend im Zwischenraum (13) von Hohlzy­ linderkörper (2b) und Zylinderkörper (2c) des Ankerge­ genstückes (2) angeordnet ist.

8. Gleichstrom-Hubmagnet nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrführung (1; 1′) ein quaderförmiger Kunststoffkörper mit zylindrischer Innenwandung ist.