DE638334C - Schaltgeraet mit elektrisch erregter Schwinglamelle - Google Patents

Description

Es ist vielfach gebräuchlich, Körper, durch deren Bewegung irgendeine bestimmte Arbeit verrichtet werden soll, durch elektrische Wechselströme in Schwingungen zu versetzen. In diesem Sinn benutzt man die Schwingung von Lamellen oder elastischen Körpern, um Kontakte zu schließen, Zahnradkupplungen aus- oder einzurücken, irgendwelche Achsen in Umdrehung zu versetzen u. dgl. m.

Die Nutzbarmachung der Schwingungsbewegungen der Lamellen oder schwingenden elastischen Körper geschieht durch bekannte und ihrer Natur nach einfache mechanische Mittel, die natürlich jene Schwingungsbewegungen nicht behindern dürfen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Mittel, um die Schwingungsbewegungen von Lamellen oder schwingenden elastischen Körpern auszunutzen.

Die Erfindung gründet sich auf das Prinzip, nach dem ein beweglicher, auf einer schwingenden Lamelle 0. dgl. angebrachter Körper die Tendenz hat, unter dem Einfluß der Schwingungen um seine Achse sich zu drehen und sich in einer Vorzugslage in Gleichgewichtslage einzustellen. Man benutzt dann die zustande kommende Verschiebung des Körpers entweder allein oder in Kombination mit Längsverschiebungen, die ihm der schwingende Körper selbst, z. B. die Lamelle oder der elastische Körper, erteilt, um den Vorgang zustande zu bringen, der zustande gebracht werden soll, nämlich die Schließung eines Kontaktes, die Verstellung irgendeines Organs u. dgl.

Erfindungsgemäß trägt bei einem Schaltgerät mit elektrisch erregter Schwinglamelle das freie Ende dieser Lamelle eine angelenkte zweite Lamelle, die in der Ruhestellung auf einem Anschlag aufliegt, jedoch, sobald die Schwing-Iamelle in Schwingungen gerät, in eine zu dieser etwa senkrecht gelegene stabile Gleichgewichtslage übergeht und diese während der ganzen Erregungsdauer beibehält. Dabei kann die an die Schwinglamelle angelenkte Lamelle als Schalthebel dienen, der in seiner während der Erregungsdauer eingenommenen Lage zum Schließen oder Öffnen eines elektrischen Kontaktes o. dgl. benutzt wird, oder es kann die an die Schwinglamelle angelenkte Lamelle als Schaltfeder dienen, die in ihrer während der Erregungsdauer eingenommenen Lage wie eine starre Schaltklinke zum Weiterschalten eines Zahnrades benutzt wird.

Die angelenkte Lamelle, die bei Beginn der Schwingungen der Hauptlamelle durch Aufrichten in eine während der Erregungsdauer stabile, senkrecht zu der Schwinglamelle liegende Gleichgewichtslage übergeht, wirkt dabei in dieser während der Erregungsdauer eingenommenen Lage wie die bekannten starren Schaltfedern, die man bisher zur Betätigung von

Zahnrädern unter Steuerung durch eine die Schaltfeder tragende elektrisch erregte Schwinglamelle benutzt hat. Das mit den Doppellamellen nach der Erfindung ausgerüstete^· Schaltgerät hat diesen bekannten Anordnungeiv''·. gegenüber den Vorteil, daß bei Aufhören d'er'i Erregung der abgestimmten Lamelle mit größerer Sicherheit als bei Verwendung von starr mit der Schwinglamelle verbundenen ίο Schaltfedern das Freikommen dieser Schaltfeder von dem Zahnrad erreicht wird. Denn bei Aufhören der Erregung fällt die als Schaltfeder dienende zweite Lamelle sofort von dem Schaltrad ab und geht in ihre Ruhelage zurück. Ein weiterer Vorteil besteht in folgendem: Wenn mehrere abgestimmte Lamellen vorhanden sind, die sich in der Eigenschwingungszahl nur wenig voneinander unterscheiden, so wird durch das Doppellamellensystem nach der Erfindung die Selektivität erhöht, und man kann mit den Eigenschwingungszahlen der verschiedenen Schwinglamellen näher zusammenrücken, ohne daß die Gefahr besteht, daß eine der Lamellen durch geringes Ansprechen auf eine zu nahe an ihrer Eigenfrequenz liegende fremde Frequenz einen in dem betreffenden Zeitpunkt unerwünschten Schaltvorgang, beispielsweise das Weiterschalten eines Zahnrades, bewirkt. Denn die angelenkte Lamelle geht erst dann schlagartig in ihre Schaltstellung über, wenn die Schwingung der Lamelle unter der Einwirkung der zugehörigen Erregungsfrequenz stark genug ist, um die angelenkte Lamelle hochzubringen. Ein geringes unbeabsichtigtes Mitschwingen der Lamelle bei einer Frequenz, auf die sie nicht abgestimmt ist, würde keinesfalls das Hochschnellen der angelenkten Lamelle oder Schaltfeder zur Folge haben.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Fig. ι verdeutlicht die Grundlage der Erfindung, die Fig. 2 bis 4 zeigen, wie die Erfindung zum Schließen und Unterbrechen eines +5 Kontaktes verwendet werden kann, und Fig. 5 stellt dar, wie mit HiUe der Erfindung ein Schaltrad fortbewegt werden kann.

Nach Fig. 1 ist eine schwingende Membran 1 bei 2 fest eingespannt. Ihr freies Ende trägt ein Auge 3, in dem ein stabförmiger Teil 4 um eine Achse 5 schwingbar gelagert ist. Der Teil 4 ist, wie schon bemerkt, stabförmig gedacht, kann aber beliebige Form haben, beispielsweise auch ein Rohr darstellen. Mit dem freien Ende ruht der Teil 4 auf einem Anschlag 6 auf. Die Lage dieses Anschlages wird dem einzelnen Fall entsprechend gewählt, im allgemeinen wird der Anschlag höher liegen als die Ebene der Lamelle 1. Weiter ist ein Magnetkern 7 vorgesehen, der mit einer Wicklung 8 mit den Klemmen 9 und 10 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die

folgende: Man schließt die Klemmeng und 10 an eine nicht mit dargestellte elektrische

_vi|iasch.ine an, die einen periodischen, den

;:®agnetkern 7 erregenden Strom liefert. Die ;^::&eriode des Erregerstromes muß von derselben "^!Größenordnung oder von der halben Größenordnung des schwingenden Systems selbst sein, je nachdem der Kern 7 polarisiert ist oder nicht. Unter diesen Umständen gerät die Lamelle 1 in Schwingungen, und unter deren Einfluß verläßt das bewegliche Stück 4 den Anschlag 6, um sich im Sinne des Pfeiles/" zu bewegen und schließlich in eine Stellung zu gelangen, die ungefähr in der Richtung der punktiert gezeichneten Linie 5, 11 liegt. In dieser neuen Stellung steht also die Längsachse des Stückes 4 ungefähr senkrecht zur Ebene der Lamelle 1, wenn die Drehachse 5 sehr nahe bei dieser Ebene liegt.

Es ist selbstverständlich, daß die Eigenschwingungsperiode des Systems sich mit der Stellung des Stückes 4 ändert. Es genügt aber, daß die Schwingungen der Lamelle 1, wenn das Stück 4 seine Ruhelage einnimmt, groß genug sind, um das Stück 4 in der Richtung des Pfeiles f in Bewegung zu setzen, und, wenn die Eigenschwingungsperiode des Systems sich derjenigen der Magneterregung in dem Maße nähert, wie das bewegliche Stück sich verlagert, die Schwingungen des Systems das Maximum erreichen, wenn das bewegliche Stück 4 in der Gleichgewichtslage ankommt.

Fig. 2 zeigt, wie die Verlagerung des bewegliehen Stückes 4 zum Schließen eines beweglichen Kontaktes 12 gegenüber einem festen Gegenkontakt 13 ausgenutzt werden kann.

Fig. 3 läßt erkennen, wie man einen Kontakt in dem Augenblick schließen kann, in dem das bewegliche Stück 4 seine Ruhelage verläßt. Es gibt dann den Kontakt 14 frei, so daß er sich auf den Gegenkontakt 15 auflegen kann. Fig. 4 stellt dar, auf welche Weise die Verschiebung des Stückes 4 zur Eröffnung eines Kontaktes Verwendung finden kann. In der Ruhelage ist das Gewicht des Stückes 4 ausreichend, um einen beweglichen Kontakt 16 in genügend dichte Berührung mit einem festen Gegenkontakt 17 zu bringen. Verlagert sich no aber das Stück 4, so wird der Kontakt 16 unter Feder- oder Gewichtswirkung von dem Gegenkontakt 17 getrennt.

Natürlich kann man auch mit Hilfe des Stückes 4 selbst einen Kontakt unmittelbar schließen oder öffnen. Das Stück.4 wirkt dann selbst als beweglicher Kontakt.

In Fig. 5 ist 18 ein Schaltrad, das um eine Achse 19 im Sinne des Pfeiles f_x gedreht werden kann. Das bewegliche Stück 4 aber ist als Schaltklinke ausgebildet und kann als solche mit dem Rad 18 in Eingriff treten. Unter

Umständen ist es zweckmäßig, dem Stück 4 eine gewisse Elastizität in der Längsrichtung zu erteilen. Das Schaltrad 18 muß so angeordnet sein, daß das als Schaltklinke wirkende Stück 4 mit ihm in Eingriff tritt, bevor letzteres seine Gleichgewichtslage erreicht hat.

Die Wirkungsweise ist leicht verständlich. Unter der Wirkung der Schwingungen richtet sich das stabförmige, bewegliche Stück 4 auf, kommt schließlich in Eingriff mit dem Rad 18 und überträgt dann die Schwingungsbewegungen der Lamelle 1 auf das Rad, so daß dieses fortbewegt wird.

Bei den vorerwähnten Beispielen, wie die Erfindung zur Vollziehung einer elektrischen oder mechanischen Arbeit verwendet werden kann, ist vorausgesetzt, daß das bewegliche Stück 4 seine Ruhelage verläßt, um in eine mehr oder weniger stabile Gleichgewichtslage überzugehen. Dazu ist, wie erwähnt, erforderlich, daß die Ausschwingung oder Verlagerung des beweglichen Stückes die Amplitude der Schwingungen des Systems vergrößert, oder wenigstens, daß die Amplitude der Schwingungen des Systems stets ausreicht, um die entgegenwirkende Gewichts- oder Trägheitskräfte zu überwinden, die sich der Ausschwingung des beweglichen Teils und der Erreichung der Gleichgewichtslage entgegenstellen. Man kann indessen aber auch die Anordnung so treffen, daß bei Eintritt der Verlagerung des beweglichen Stückes von einer gewissen Stellung aus die Schwingungendes Systems gedämpft werden, was dann zur Folge hätte, daß das bewegliche Stück in seine Ruhelage zurückzukehren sucht. Man erhält so eine hin und her schwingende Bewegung, die beispielsweise zum Anschlagen einer Glocke ausgenutzt werden könnte.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Schwingungssystem ist im allgemeinen völlig unabhängig von der Form der schwingenden Teile, von der Art und Weise, wie die Schwingungen hervorgebracht werden, und von der Schwingungsfrequenz.

Die zur Erläuterung der Erfindung gewählten Beispiele zeigen, daß diese sich insbesondere für elektrische Relais eignet. In diesem letzteren Fall kann man dann die elektromagnetischen Relais mit beweglichem Magnetanker durch Schwingungsrelais ersetzen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltgerät mit elektrisch erregter Schwinglamelle, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Schwinglamelle (1) eine angelenkte zweite Lamelle (4) trägt, die in der Ruhestellung auf einem Anschlag (6) aufliegt, jedoch, sobald die Schwinglamelle in Schwingungen gerät, in eine zu dieser etwa senkrecht gelegene stabile Gleichgewichtslage übergeht und diese während der ganzen Erregungsdauer beibehält.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Schwinglamelle angelenkte Lamelle als Schalthebel dient, der in seiner während der-Erregungsdauer eingenommenen Lage zum Schließen oder Öffnen eines elektrischen Kontaktes

o. dgl. benutzt wird.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Schwinglamelle angelenkte Lamelle als Schaltfeder dient, die in ihrer während der Erregungsdauer eingenommenen Lage wie eine starre Schaltklinke zum Weiterschalten eines Zahnrades benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen