-
Elektromagnetische Antriebsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
elektromagnetische Antriebsvorrichtung, bei welcher der Anker eines Elektromagneten
an einer Wiege befestigt ist, die sich auf einer mit dein Gestell des iNagneten
verbundenen Leitkurve abwälzt. Bei den bekannten elektromagnetischen Antriebsvorrichtungen
dieser Art wird durch den Anzug des Ankers eine Feder gespannt; welche sodann beim
Abfall des Ankers über eine mit der Wiege des Ankers verbundene Fortschalteldinke
eine Schrittschalteiiirichtung fortschaltet. Schrittschalteinrichtungen, welche
bei Ankeranzug fortgeschaltet «erden, sind ebenfalls bekannt, jedoch wird bei diesen
elektromagnetischen. SchrittschaItvorrichtungen in der Regel ein an einer Achse
oder auf einer Schneide drehbar gelagerter Anker verwendet, welcher bei seinem Anzug
die Fortschalteklinke steuert. Bei solchen sogenannten Kippankern besteht in der
Ruhelage zwischen den Ankern und .den Polflächen des Magneten ein großer Luftspalt,
so daß bei Beginn der Anzugsbewegung nur eine geringe Kraft auf den Anker einwirkt,
welche im Verlauf der Ankerbewegung mit der Verringerung des Luftspaltes stark anwächst.
Entsprechend wächst auch die von dein Anker auf die zu steuernde Vorrichtung ausgeübte
Kraft. Dieser Kraftaufwand während der Anzugsbewegung des Ankers entspricht nun
in keiner Weise dem Kraftbedarf der Fortschaltevorrichtung. Zur Ingangsetzung der
Eortschaltebewegung ist nämlic1z eine große _ Kraft erforderlich, während der Kraftbedarf,
sobald die Einrichtung in Bewegung gesetzt ist, stark abnimmt. Aus diesem Grunde
neigen elektromagnetische Fortschalteeinrichtungen mit Kippankern, welche bei Ankeranzug
fortgeschaltet werden, leicht zum Schleudern, und es müssen besondere Einrichtungen
vorgesehen werden, in welchen die von dem Anker am Ende seines Anzuges ausgeübte
erhebliche Kraftwirkung unschädlich gemacht wird. Unter allen Umständen ergibt sich
beim direkten Antrieb mit Kippankermagnet, wenn er so gebaut und betrieben wird,
daß der Anker nach genügend kurzer Zeit durchzieht und die anfängliche Gegenkraft
überwindet, gegen Ende der Anzugsbewegung ein Kraftüberschuß, der nicht ausgenutzt
wird, also den Wirkungsgrad ungünstig beeinflußt.
-
lm Gegensatz hierzu stehen die Fortschalteeinrichtungen, die bei Abfall
des Ankers betätigt werden. Die Kraft zur Fortschaltung wird hierbei von einer Feder
geliefert, welche bei Ankeranzug gespannt wurde. Durch Bemessung der Feder hat man
es in der Hand, zu,Beginn der Fortschaltung eine große Kraft zur Überwindung der
Reibungs- und Trägheitswiderstände zur Verfügung zu stellen und diese Kraft am Ende
der Fortschaltebewegung durch eine weitgehende Entspannung der Feder wesentlich
herabzusetzen. Es lassen sich somit bei dem sogenannten indirekten Antrieb von Schrittschaltwerken
die zum Antrieb zur Verfügung stehenden Federkräfte dem tatsächlichen Kraftbedarf
der Fortschalteeinrichtung anpassen.
-
Für diese indirekt angetriebenenFortschafteeinrichtungen ist es bereits
bekannt, eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung zu verwenden, deren Anker auf
einer Wiege befestigt ist, die sich auf einer mit dem Gestell des Magneten verbundene
Leitkurve abwälzt.
Bei diesen bekannten Einrichtungen ist die bei
Ankerabfall wirksame Antriebsklinke und das freie Ende der bei Ankeranzug zu spannenden
Feder an demjenigen Teil der Wiegfdes Wälzankers befestigt, welcher in der Ruhestellung
des Ankers in dein Gebiet geringer magnetischer Spannung auf der Leit= kurve des
Gestelles aufliegt. Auf den Anker wirkt daher zu Beginn der Erregung des Magneten
die geringe magnetische Anzugskraft mit einem großen Hebelarin, so daß zurFederspanneng
ein großes Kraftmoment zur Verfügung steht, welches durch geeignete Wahl der Leitkurve
des Magnetgestelles während der ganzen Anzugsbewegung des Ankers annähernd gleich
groß gehalten werden kann, da mit der zunehmenden magnetischen Anzugskraft der Hebelaren
abnimmt. Diese Gestaltung des Verlaufs der von dem Wälzanker ausgeübten Kraft entspricht
nun bei den bekannten Antriebsvorrichtungen mit indirektem Antrieb keineswegs dein
zur Spannung der Feder auftretenden Kraftbedarf.. Verwendet man nämlich Federn,
die zur Vermeidung von überschüssigen Energien in der Ruhelage entspannt sind, dann
ist zur Spannung dieser Feder ein Kraftverlauf erforderlich, der, von geringen Größen
beginnend, während des Ankeranzuges stark anwächst. Dieser Kraftverlauf wird jedoch
am günstigsten durch den bekannten Kippanhermagneten erzielt. Verwendet man andererseits
Federn, welche auch in der Ruhelage mit einer gewissen Spannung auf den Anker und
damit, über die Antriebsklinke auf die Fortschalteeinrichtung einwirken, dann kann
man durch die Verwendung eines Wälzankers zwar den Verlauf der vom Anker zur Federspannung
ausgeübten Kraft ungefähr dem Kraftbedarf anpassen, man müß jedoch wieder zusätzliche
Einrichtungen in der Fortschalteeinrichtung vorsehen, welche am Ende der Fortschaltebewegeng
die durch den Überschuß der Feder an potentialer Energie erzeugte kinetische Energie
auffangen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Antriebsvorrichtung mit direktem Antrieb zu schaffen, und die Erfindung verwendet
zu diesem Zweck den für indirekten Antrieb bereits vorgeschlagenen Wälzanker in
der Weise, daß durch das mit der Wiege des Ankers verbundene Fortschalteglied unmittelbar
der Antrieb während des Ankerzuges bewirkt wird. Diese von der Erfindung erstmalig
vorgeschlagene elektromagnetische Antriebsvorrichtung mit direktem Antrieb hat den
Vorteil, daß die von dem Anker ausgeübte Antriebskraft vollständig dem Kraftbedarf
der Fortschaltevorrichturig angepaßt werden kann. Wird die Antriebsklinke,- welche
bei dem Anzug des Ankers Arbeit zu leisten hat, beispielsweise gerade an derjenigen
Stelle der Wiege des Ankers befestigt, welche in der Ruhelage auf :. dem Magnetgestell
aufliegt und somit mit dem Hebelarm Null wirkt, so entspricht dem endlichen auf
dem Anker bei Erregung des Magneten einwirkenden magnetischen Drehmoment eine theoretisch
unendlich große Antriebskraft. Wird diese auch praktisch nicht ausgeübt und nimmt
sie auch schon bei kleinster Abwälzung aus der Ausgangslage heraus schnell ab, so
entstellt doch die etitscheidende günstige Wirkung,-daß die infolge der hohen Reibung
und Trägheit des fortzuschaltenden Systems in seiner Ruhelage gerade zur Erzielung
einer hohen Anfangsbeschleunigung erforderliche große Antriebskraft mit absoluter
Sicherheit zur Verfügung steht.
-
Die durch die Erfindung vorgeschlagene Verwendung eines Wälzankers
für den direkten Antrieb ermöglicht auch grolle und verhältnismäßig schwere Fortschaltewerke
mit Sicherheit und großer Schnelligkeit fortzuschalten. Insbesondere eignet sich
die Erfindung zu dem Antrieb von Schrittschaltwerken., wie sie für die Wähler vier
selbsttätigen Fernsprechanlagen verwendet werden.
-
In den Zeichnungen sind einige beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt.
-
Die Fig. i und 2 zeigen ein Elektroinagnetsystem mit Wälzanker in
zwei Ansichten; Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf den Wälzanker dieses Elektromagneten
und Fig.4 eineperspektivischeAnsicht derLeitkurven des Magnetsystems; Fig. 5 eine
Befestigungsvorrichtung für eine Rückstellfeder; Fig. 6 und 7 zeigen zwei verschiedene
Steuereinrichtungen für eine mehrfache Antriebsvorrichtung; Fis. 8 und g zeigen
zwei weitere Ausführungen von Antriebsvorrichtungen; Fig: io und ii zeigen zwei
Ausführungsformen für die Bewegungsübertragung an einer mehrfachen Antriebsvorrichtung,
und Fig. i2 zeigt eine Steuereinrichtung für Sperreinrichtungen einer mehrfachen
Antriebsvorrichtung.
-
An dem mit einer Schraube :2 am Magnetkern befestigten Joch i der
in Fig. i bis 5 dargestellten Antriebsvorrichtung sind die. beiden starr miteinander
verbundenen Platten 3 aus urimagnetischem Material befestigt: Die obere geradlinige
Kante dieser Platten bildet mit der Fläche des Polschubes des Magneten einen Winkel.
Auf diesen beiden Kanten liegt der Winkel 4., der derart ausgebildet ist, daß er
an seinem rechten Ende eine Kreiszylinderfiäche bildet, die in eine ebene
Ankerfläche
über den Polschuhen übergeht. Um den Anker gegen Abrutschen über das Gebiet, in
dem er richtig arbeitet, zu schützen, sind .die beiden Federn 5 und 6 angebracht,
die in die Schlitze i und 8 der Lappen 9 und io eingreifen. Der Anker -. wird in
seiner Ruhelage durch die Feder i i gehalten, deren Spannung durch Verstellen der
Gabel 12 mittels der Schraube 13 geregelt wird. Zum Einstellen des Luftspaltes in
Ruhelage dient die mit Gegenmutter versehene Schraube 13, die in dein an der Stahlfeder
15 befestigten :11.essingstück 14 läuft. Die an den Trägern ir:> und 17 befestigte
Stahlfeder 15 dient dazu, die Stöße, die beim Abfallen des Ankers durch Anschlag
an der Schraube 13 entstehen, zu dämpfen. Um den Neigungswinkel der oberen Kanten
der beiden Platten 3 verschieden einstellen zu können, sind diese finit den Schlitzen
i8, icg, 2o und 21 versehen, so daß die Platten in beliebiger Stellung mittels vier
Schrauben 2.2 und -23 testgehalten «erden können. Die beiden Lappen 2.1. und -25
dienen zum Befestigen der ledern 5, die am Joch ang°bogenen Lappen 2b und 27 zur
Verbesserung des inagnetischen Flusses, der Stift 28 zur Gerad.-führung der Gabel
12. An dein im unerregten Zustand infolge der Wirkung der Feder i i aufliegenden
Teil des Ankers ist eine Lagergabel 29 befestigt, die eine Stoßklinke
30 trägt. Diese Stoßklinke greift in die in der Zeichnung nur angedeutete
Zahnstange 32 ein und wird durch die Feder 31 auch bei laschem Arbeiten in dauerndem
Eingriff mit den Zähnen gehalten. Befestigt wird der Magnet mittels der Lappen 33,
34. und 35.
-
Die Wirkungsweise des Kraftmagneten ist folgende: In urierregtem Zustand
wird der Anker durch das Gewicht der Zahnstange 32 und die Feder i i in der in Fig.
l angegebenen Ruhelage gehalten. `'Wird die Magnetspule 36 von Strom durchflossen
und der Magnet dadurch erregt, so wird auf dem dem Pol gegenüber befindlichen Teil
des Ankers eine Kraft in dem Sinne ausgeübt, daß dieser Teil des Ankers sich dem
Pol nähert. Hierdurch wird bewirkt, daß der Anker auf der durch die beiden oberen
Kanten der Platten 3 festgelegten schiefen Ebene abrollt, wobei die Stoßklinke gehoben
wird und die Zahnstange um einen Zahn weiterbefördert. Dabei steht der zu Anfang
der Bewegung infolge des größeren- Luftspaltes nur geringen Anzugskraft der größtmöglichste
Hebelarm zur Verfügung, während die zu beschleunigende Masse, die Reibung des fortgeschalteten
Systems sowie die zusätzliche Kraft der Feder i i lediglich am kleinstmöglichen
Hebelarm angreifen. Durch die Ankerbewegung nimmt bei kleiner werdendem Luftspalt
die Kraft des Magneten dauernd zu, andererseits wird das Verhältnis der Hebelarme
derart geändert, daß der Hebelarm der Kraft dauernd kleiner, derjenige der Widerstände
dauernd größer wird. Der Anker würde sich ohne weiteres bis zu einer durch den Gleichgewichtszustand
der beiden Dreliinomente bedingten Endlage bewegen; der Übergang der Ankerleitkurve
am Ende des Ankers in eine Gerade dient zur Sicherung einer gewünschten Endlage
finit günstigem Luftspalt und Idebelarniv erhältnis.
-
Die Sicherung des Ankers gegen Abrutschen und größere tangentiale
Verschiebungen mittels der Federn 5 bietet den Vorteil, daß die aufeinanderrollenden
Flächen an Gestell und Anker in ihrem stetigen Verlauf nicht gestört sind -Lind
daß die 1lerstelluilg der Leitkurven erleichtert wird. Die Blattfedern können auch
durch federnde Stifte bzw. 'Zadeln ersetzt werden. Bei geeigneter Ausbildung und
für bestimmte Zwecke können die .Sicherungsglieder auch unelastisch sein.
-
Die besondere Ausgestaltung der Leitkurven richtet sich nach dein
Verlauf des Widerstandes, den der angetriebene Teil der Bewegung entgegensetzt.
Grundsätzlich wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß das Verhältnis der während;
des zu betätigenden Schrittes von gegebener Länge (oder gegebenem Winkel) auftretenden
Maximalwertes der aufzuwendenden Kraft (Drehmoment) zu der gesamten für den Schritt
aufzuwendenden Arbeit ein Minimum wird. Diese Kraftspitze ist meist durch die Massenbeschleunigung
gegeben und tritt bei den bekannten Kraftmagneten mit direktem Antrieb im Augenblick
des hammerartigen Aufpralls der Ankerklinke auf den Zahn ein. Das anzustrebende
Minimum im Sinn der von der Erfindung zu lösenden Aufgabe ergibt sich dagegen theoretisch
dann, wenn die auf den Angriffspunkt am anzutreibenden System bezogene Beschleunigungskraft
durch zweckentsprechende Ausbildung der Leitkurven von Beginn bis Ende der Bewegung
konstant gemacht wird. Hiermit wird die Deformation undBeanspruchung derKlinkenschneide
ebenfalls ein Minimum. Tatsächlich- werden gegenüber diesem betrachtungsmäßig einfachsten
Teil der Verhältnisse durch die auftretenden Reibungswiderstände etwas geändert,
denen aber durch die Form der Leitkurven ebenfalls Rechnung getragen werden kann.
Gegen Ende des Weges wird zweckmäßig die Antriebskraft stetig auf Null herabgemindert
und die kinetische Energie des Systems durch die Reibung, gegebenenfalls durch eine
nur zum Zweck des Abfangens angebrachte besondereHemmung aufgenommen.
-
Dient die Antriebsvorrichtung zur Betätigung anderer Werke, z. B.
Anzeigeapparate,
so wird erfindungsgemäß zur Sicherung eine besondere,
passend geformte Fläche. angebracht, auf .der ein Fühlärm abgleitet oder abrollt.
Selbstverständlich ist eine solche besondere Einstellsicherung auch bei wählerartigen
Vorrichtungen anwendbar.
-
Wird eine Gruppe von zwei oder mehr Kraftmagneten nach der Erfindung
auf ein Zahnwerk (Zahnstange oder Zahnrad) zur Wirkung gebracht, dann kann durch
zweckentsprechende Gestaltung der Leitkurven der Verlauf der Antriebskräfte derart
geleitet werden, daß sich ein möglichst stetiger Antrieb des Werkes ergibt. Auf
diese Weise entsteht eine Antriebsvorrichtung, die gegenüber der bisher dargestellten
einfachen Vorrichtung noch :den Vorzug besitzt, daß die Bewegungsänderungen im wesentlichen
auf den Beginn und das Ende der Gesamtbewegung beschränkt sind; so daß die einmal
erzeugte kinetische Energie während des aus Einzelschritten entstehenden gesamten
Bewegungsvorganges erhalten bleibt und die Vorteile -eines Maschinenantriebs mit
denen der An-
wendung ruhender; an der Antriebsstelle liegender Apparate und
des Wegfalles dauernd laufender Getriebe vereinigt werden. Die Voraussetzung für
das praktische Eintreten dieser technischen Vorteile ist durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der Leitkurven irn Zusammenhang mit der jeweiligen Beschaffenheit
des anzutreibenden Systems gegeben, wodurch allein die notwendige Steuerung der
in jeder Phase von dem einzelnen Kraftmagneten zu übernehmenden Leistung ermöglicht
wird. Eine entsprechende Kombination von gewöhnlichen Kräftmagneteil könnte diese
Steuerwirkung nicht ausüben, weil das steuernde Mittel fehlt. Der Unterschied entspricht
etwa demjenigen zwischen dem Antrieb einer Masse durch Wechselzeitiges Abfeuern
von Projektilen auf dieselbe und ihrem Antrieb durch nacheinander angreifende gesteuerte
Getriebe.
-
In Fig.6 ist eine solche mehrfache Antriebsvarrichtung dargestellt.
Zugrunde gelegt ist eine Anordnung, bei der zwei Kraftmagnete mit Wälzanker auf
eine doppelte Zahnstange einwirken. Die Kraftmagnete selbst sind in der Zeichnung
weggelassen und nur die beiden Antriebsklinken 4o und 41 dargestellt, die durch
abwechselnde Betätigung die Zahnstange 42, antreiben. Dabei gleiten über einen Kollektor
finit Isolierstücken 43 und 44 die Kontaktfedern 45 und 46, so daß sie den Stromkreis
abwechselnd für den einen und den anderen Kraftmagneten schließen. An Stelle dieser
Ausführung mit Isolierplättchen, bei der die Zahnstange selbst als Stromzuleitung
dient, kann selbstverständlich auch jede andere Ausführungsform treten, die eine
derart abgestufte, wechselseitige Kontaktgabe ermöglicht, wie z. B. eine über ein
Zahngetriebe angetriebene Flügelscheibe, die ähnlich wie bei den Nummernschaltern
automatischer Fernsprechapparate die Kontakte in der richtigen Abhängigkeit von
der jeweiligen Hubstellung betätigt.
-
Nach der in Fig. 7 gezeigten Ausführung läßt sich der Kontakt auch
mit der Feder 50 vereinigen, welche die Klinke 51 in Eingriff mit den Zähnen hält.
Diese Ausführungsform ist besonders geeignet zur Sicherung der Neueinschalturig
des Stromkreises nach dem Einfallen der Klinke in den nächsten Zähn, da sie die
Umschaltung innerhalb der bei der Einklinkbewegung von der Klinke zurückgelegten
längeren Wegstrecke bewirkt, während deren eine nur kleine Weiterbewegung des angetriebenen
Werkes stattfindet. Diese Art der Kontaktgebung kann deshalb gegebenenfalls in Vereinigung
mit der an Hand von Fig.6 beschriebenen Art der Kontaktgebung verwendet werden.
Der Klinkenkontakt wird hierbei in Reihe mit einem von der Stange (oder Drehachse
eines zu drehenden Werkes) betätigten Kontakt geschaltet und die Bontakte werden
so eingestellt, daß der Stangenkontakt voreilende Kontaktphasen besitzt, also vorbereitend
schließt und, nachdem der Antrieb auf den anderen Magneten übergegangen ist; stromausschaltend
öffnet. Durch diese Einrichtung wird also der bestimmte Schaltvorgang jeweils von
dem Teil der Antriebsvorrichtung abhängig gemacht, dessen Lageänderung zu der Zeit,«
bei der sich der entscheidende Schaltvorgang abspielen soll, am größten ist.
-
Selbstverständlich kann der Antrieb auch durch eine selbstunterbrechende
Vorrichtung, entweder mit Ankerkontakt oder mittels Relaisunterbrechers o. dgl.
betrieben werden. Besonders zweckmäßig ist es, die beiden Kraftmagneten selbst zu
einem System von Relais.unterbrechern zusammenzuschalten, die sich gegenseitig erregen
und oberregen.
-
Bei allen zur Anwendung kommenden Kontaktvorrichtungen erfolgt der
Antrieb derart, daß jeweils der eine Kraftmagnet- seine Arbeitsleistung bereits
beginnt; bevor der andere sie beendet hat. Die-Kontaktvorrichtung wird deshalb stets
so gestaltet, daß die Arbeitsklinken bei Beginn ihres Hubes bereits im Eingriff
mit dem zu betätigenden Zahn sind: Auf diese Weise tritt eine Unterbrechung der
Bewegung der Zahnstange nicht ein und es sind nur noch geringe Beschleunigungskräfte
beim übergang von der einen auf die andere Klinke auf das anzutreibende System für
die' Dauer einer Bewegung abzugeben. Dadurch wird neben einer durch das Wegfallen
der Pausen zwischen den einzelnen Schritten bewirkten
rascheren
Einstellzeit vor allem auch eine geringere Materialbeanspruchung und ein erschütterungsfreieres
Arbeiten erzielt. Anfangs- und Endlage des bewegten System können, wo nötig, wie
bei einem einzigen Kraftmagneten, so auch in allen diesen Fällen, in denen zwei
oder mehrere Kraftmagnete mit Wälzanker zusammen wirken, durch Kopf- oder Wellenkontakte
eindeutig festgelegt werden.
-
Selbstverständlich kann bei dem Kraftmagneten nach vorliegender Erfindung
ebenso wie bei jedem Kraftmagneten von einer Massenbeschwerung des Ankers oder eines
mit dem Anker elastisch gekuppelten Systems Gebrauch gemacht werden, um hierdurch
einen gewünschten Rhythmus der Betätigung, insbesondere in Selbsterregerschaltung
zu erzielen'. Darüber hinaus besteht jedoch bei dem neuen Krafmagnetenantrieb die
Möglichkeit, durch eine derartige Schwungmasse den zeitlichen Verlauf der Änderung
des Hebelarmes, mit dem die Kraft. am anzutreibenden System, bzw. die magnetische
Kraft am Anker angreift, festzulegen. Durch dieses zusätzliche Mittel lassen sich
ferner auf dem Hubweg auftretende unstetige Änderungen der Gegenkräfte, die bei
der Ausbildung der erfindungsgemäß stetigen Leitkurven nicht berücksichtigt werden
-können, mittels der aufgespeicherten kinetischen Energie im Sinne einer stetigen
Weiterbewegung der anzutreibenden Massen überwinden. Die Verwendung von Schwungmassen
zur Überwindung von Widerstandsspitzen würde dagegen bei dem bekannten Kraftmagneten
gerade zu Fehlern führen und hat sich deshalb auch nicht einführen können, denn
e s würde sich in der Anfangslage bei Beschwerung des Ankers mit Schwungmasse eine
noch geringere Sicherheit für die Vberwindung der Anfangswiderstände ergeben als
ohne diese Beschwerung. Die Hauptschwierigkeit liegt bei der bekannten Ausführung
darin, daß bei einer Gewichtsbelastung des Ankers in beiden Anschlagslagen nun eine
entsprechend vergrößerte kinetische Energie des Ankers abgefangen werden müßte.
Dadurch würde zweimal ein starker Prellstoß entstehen, der erhöhten Energieaufwand
verursacht und besonders starke Erschütterungen bewirkt. .
-
Bei dem Kraftmagneten mit Wälzanker wird hingegen die schädliche Wirkung
einer 1Iassenbeschwerung des Ankers weitgehend dadurch vermieden, daß der Anker
als ein auf der Leitkurve sich hin ünd her wiegendes: Schwungsystem ausgebildet
ist. Die dabei eintretende Verlagerung der Drehachse bietet zugleich ein Mittel,
um die Prellung beim Rückschlag des Ankers aufzuheben und den Anschwung der Ankermassen
zu erleichtern. Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, in der diese Vorteile durch zweckmäßige
Verlegung der Hauptschwungmasse an den die Arbeitsklinke steuernden Teil des Ankers
erzielt werden. Die Schwungmasse 6o ist dementsprechend nahe der Klinkenachse 61
am Anker 62 angebracht und wird. durch Umpressen des plattenförmigen Ankers gehalten,
während der vor dem Magnetkern 63 liegende Teil des Ankers keine zusätzliche Masse
erhalten hat. Die Feder 6.4, welche die Ruhelage und hiermit auch die Anfangslage
der Drehachse bestimmt, wird. an eine Stelle gelegt, wo .der anfängliche Hebelarm
der Kraft zum Antrieb des Werkes klein ist und außerhalb noch eine 'ausreichende
Leitkurvenstrecke für das elastische Auffangen der kinetischen Energie bei der Rückschwingung
zur Verfügung steht. Diese Strecke kann aber auch beliebig klein gemacht werden
dadurch, daß am magnetisierenden Ankerende ein Anschlag 65 angebracht wird, der
elastisch und gegebenenfalls auch zugleich als Ankerführung ausgebildet sein kann.
Eine besonders billige und zweckentsprechende Bauart ergibt sich, wenn die bolzenförmig
ausgebildete Schwungmasse 6o zugleich-als Achse für die Antriebsklinke benutzt wird.
Dabei werden die Enden dieses Bolzens zweckmäßig zur Befestigung je einer Feder
wie die Feder 64 und zur Führung des Ankers an Gleitflächen verwendet, wobei sie
mit Rollen versehen sein können. Die Größe der Schwungmasse, ihre Verteilung längs
des Ankers, die Leitkurvenform, die Angriff slinie der Gegenfeder und der Antriebskraft
werden je nach der Art des anzutreibenden Werkes so ausgeführt, d.aß die beschriebene
Einzel- und Zusammenwirkung der verschiedenen Faktoren den Anforderungen des gegebenen
Falles entsprechend erreicht wird.
-
Antriebsvorrichtungen dieser Art eignen sich besonders, wie aus dem
schon Gesagten hervorgeht, zum Antrieb von Werken, die am Ende jedes Schrittes eine
elastische Hemmung besitzen, durch «-elche die kinetische Energie des Schwungankers,
nachdem sie schon zum großen Teil verbraucht und umgesetzt ist, ganz aufgefangen
wird. Selbstverständlich kann zur Sicherung der Umkehrlage aber auch jede andere
Hemmung am Werk ver@vend:et werden oder für sich allein oder zusätzlich ein gegenüber
der Arbeitsseite des Ankers angeordneter Anschlag.
-
Die angegebenen Grundsätze für die Ausgestaltung des neuen Elektromagneten
mit stoßfreier Wirkung der Schwungmasse können weiterhin in einer doppelt wirkenden
Schwingankervorrichtung verwendet werden, von der die Fig.9 eine beispielsweise
Ausführungsform zeigt. Die Leitkurvenplatte 70
verbindet hier die beiden Elektromagnete
j i
und 72. Der symmetrische Anker 73 ist in der Mitte durch
die Gegenfeder 74. angedrückt und außen durch die Schwungmassen 75 und 76, die zugleich
als Klinkenachsen dienen mögen, belastet. . Die Sperräder 77 und 78 sind durch Zahnräder
79 und 8o gel@uppelt, so daß bei jeder Hinundherschwingung des Ankers eine Drehung
jedes Rades im gleichen Sinne entsteht und deshalb jedes von ihnen oder eine zwischen
ihnen liegende doppelseitig, eingreifende Zahnstange bei Betätigung im gleichen
Sinne fortbewegt wird. Bei einer anderen in Fig. ro dargestellten Ausführungsform
werden die beiden Klinken 81, 82 um 9o° gegenüber der in Fig. 9 gezeigten
Stellung gedreht und durch seitliche Führungen 83 geführt auf je ein Zahnrad 84,
85 zur Wirkung gebracht; während beide Zahnräder fest auf gemeinsamer Welle 86 sitzen.
-
Durch Kupplung von mehr als zwei solchen doppelt wirkenden Antriebsvorrichtungen,
die mit entsprechender Phasenverschiebung erregt werden, kann die Bewegung des angetriebenen
Werkes zu einer gleichförmigen gestaltet werden. Ein elektromagnetischer Antrieb
mit. beinahe konstant bleibender Geschwindigkeit kann mit nur zwei doppelt wirkenden
Antrieben nach Fig. 9 in der Weise gewonnen werden, daß die beiden Vorrichtungen
mit einer Phasenverschiebung von 9o° in bezug auf die volle Ankerschwingung betrieben
werden und die beiden unabhängig angetriebenen Organe ihre Bewegung additiv auf
das anzutreibende Werk übertragen, wie dies beispielsweise durch ein Planetengetriebe
erreicht wird. Nimmt man nämlich annäherungsweise an, daß jedes der beiden Organe
eine sintisförmige Weg-Zeitkurve hat, also der aus der Symmetrielage des linken
Ankerendes des ersten Doppelmagneten zurückgelegt Weg mit sin (co t) dargestellt
werden kann, so ist der vom linken Ankerende des zweiten Doppelmagneten zurückgelegte
Weg durch i --- cos (tot) gegeben. Die Addition dieser beiden Wegkurven ergibt praktisch
eine gerade Linie. Die Kombination führt also zu einem fast stetigen Bewegungsverlauf.
-
Die Ausführung erfolgt für geradlinig anzutreibende Werke, wie z-.
B. Stangenwähler für Freiwahl oder Anrufsucher, zweckmäßig in der in Fig. i i dargestellten
Weise derart, daß zwei von den beiden Kraftmagnetpaaren angetriebene Stangen 87
und 88 über eine Querstange 89 die Antriebsstange des Werkes weiterschieben. Die
mit einfachem Pfeil dargestellten Verschiebungen setzen sich dabei in die mit Doppelpfeil
bezeichnete additiv zusammen.
-
Bei einigen Anwendungen der Antriebsvorrichtungen nach der Erfindung
ergibt sich die Notwendigkeit, das Ankerspiel mehr oder weniger plötzlich aufzufangen;
dies besonders bei den als schwingungsfähiges System ausgeführten Vorrichtungen
der nach Fig. 9 und io. Gerade diese doppelt wirkende Form ist bei genügender Verringerung
der Schwungmasse, die unter Umständen auf die des möglichst leichten Ankerbleches
mit leichten Klinkenfedern zu beschränken ist, zum Antrieb von Wählern der Selbstanschlußtechnik
und von Fernanzeigewerken, abgesehen von den schon genannten Vorzügen, grundsätzlich
besonders geeignet, weil während einer Periode der Ankerschwingung zwei Fortschaltungen
ausgeführt werden können. Bei der Ausführungsform des symmetrischen Schwingankers
mit zwei Klinken am Ende treten aber wieder Schwierigkeiten auf, die in der Natur
des verwendeten Antriebsankers als schwingungsfähiges System liegen und beim Übergang
aus der Ruhe in die Bewegung und umgekehrt in Erscheinung treten können. Bei Wählern
für freie Wahl oder Anrufsuchern besteht die Forderung; daß die Weiterschaltung
beine Ansprechen des Prüfrelais augenblicklich unterbrochen wird. Sofern nun aber
der schwingende Antrieb verhältnismäßig schwach gedämpft ist, besteht die Gefahr,
daß die Schwingung nicht sofort mit der Unterbrechung des Erregerkreises aufhört,
sondern noch weitere Fortschältungen stattfinden.
-
Um die Vorrichtung trotzdem auch in solchen Fällen anwenden zu können,
kann sie mit einer elektromagnetisch betätigten mechanischen Sperrung vereinigt
werden, die bei der Erregung des Prüfrelais oder des diesem entsprechenden Magneten
sich gegen ein Ende des Schwingankers legt und unter diesem möglichst nahe seinerUinkehrlage
einschnappt; sobald auf zu belegende Leitung geprüft wird. Für die Betätigung dieses
Anschlages kann das Prüfrelais selbst verwendet werden, das zu diesem Zweck konstruktiv
mit dem Kraftmagneten verbunden wird. Handelt es sich um einen einfach wirkenden
Schwinganker wie nach F ig. 8, so wird der Anschlag bei Aberregung des Prüfrelais
leicht frei, weil er nach Auffangen einer schwachen Prellung unbelastet ist. Bei
dem doppelt wirkenden Anker ist das gleiche in der Regel nur dann der Fall, wenn
man den Anschlag bei der symmetrischen Nullstellung des Ankers einspringen läßt.
Hierbei tritt aber der Übelstand ein, daß der Anker noch über den festzuhaltenden
Schritt hinausdreht, indem er aus der Grenzstellung wieder bis zur Mittelstellung
zurückschwingt, ferner, daß die Schwingung nicht im Augenblick der kleinsten kinetischen
Energie abgefangen wird. Die Vorrichtung wird deshalb in der Form ausgeführt, daß
die Sperrung bei der Schwingungsumkehr
einspringt und bei der Auslösung
mittels eines Kopfanschlages oder Schiebers die Sperrung mechanisch herausgedrückt
wird. Da beim doppelt wirkenden Anker sowohl in der einen wie in der anderen Umkehrstellung
des Ankers gesperrt werden. inuß, wird der Sperrhebel als Doppelhebel ausgebildet,
der dem Anker seitlich gegenübersteht und durch eine Sperrmagnetwicklung in, die
erste, durch eine zweite in die andere Einklinklage gelegt wird. Als Beispiel für
die Betätigungsweise der Sperrvorrichtung ist in Fig. i2 das Schaltbild in Verbindung
mit dem Stangenkontaktgeber nach Fig.6 dargestellt.
-
Die Kraftmagnetwicklungen gi und 9a sind mit den auf gleicher Seite
stehenden Sperrmagneten 97, 98 nebeneinander dargestellt. Erstere werden durch den
Kontakt 99, letztere durch den Prüfkontakt ioo eingeschaltet. Die Bürsten
93, g., sind gemeinsam für die zusainniengehörigen Magneten. Wird z. B. frei geprüft,
während '93 Kontakt gibt und der Kraftmagnet gi den Anker nach links herunterzieht,
so wird Kontakt ioo geschlossen und dadurch der Sperrmagnet 97 erregt. Hierdurch
wird der Sperrhebel aus seiner symnietrischen Ruhelage heraus unter dein rechten
Ankerende nahe bei dessen Höchststellung eingedrückt und so der Antrieb genau in
der Mitte des zu belegenden Kontaktstiftes gehalten. Hieraus wird alsbald auch der
Kraftkreis bei 99 unterbrochen.
-
Eine weitere Aufgabe besteht in dein Anlassen der Antriebsvorrichtung
finit schwingungsfähigem Anker. Soll z. B. ein Wähler durch Weiterdrehen ausgelöst
werden, so erfolgt dies nach Stroinloswerden des Prüfkreises zweckmäßig dadurch,
daß ein Magnet erregt wird, der den Sperrhebel mechanisch ausklinkt. Infolgedessen
schwingt der Anker des Kraftmagneten von Anfang an nahezu finit der Amplitude der
eingeschwungenen Schwingung an. Auf die gleiche Weise kann auch (las Anschwiegen
gegen Belastung von der Anfangslage des Werkes aus gesichert werden. In diesem Falle
findet natürlich ein Herausdrücken des Sperrhebels infolge der. Auslösung durch
eine Kopfmechanik nicht statt. Wird der Antrieb aber in Verbindung mit einem Werk
verwendet, bei dem in der Anfangsstellung noch keine Belastung auftritt, so kann
der Anker im Ruhezustand in der Regel freigemacht oder freigefasseu werden, weil
er dann wenig gehemmt sich bis zu einer so großen Amplitude aufschwingen kann, daß
Eingrifft in einen Zahn und Weiterschaltung erfolgt. Die Betriebsweise mit allmählichem
Anschwiegen setzt aber eine Erregung in der Eigenperiode des Ankers voraus, also
einen Selbstunterbrecher mit Ankerkontakt oder zentralen Unterbrecher, während bei
Verwendung einer Steuerlontakteinrichtung nach der Art von Fig. 6 und 7 schon der
erste Ankeranzug zum Ziel führen muß. Um diesen ersten Anhub zu erleichtern, wird
gegebenenfalls in der Ruhelage der Vorrichtung eine Feder oder ein Gegengewicht
niedergedrückt, die am Ende des Rücklaufs eine Entlastung der rückstellenden Kraft
und gegebenenfalls auch des Widerstandes der ruhenden Reibung bewirken, also so
bemessen sind, daß der Rücklauf doch bis zum wohldefinierten Ruheanschlag erfolgt.