-
Magnetmotor mit geradlinig hin und her bewegtem Anker zum Antrieb
von Schlagwerkzeugen Ein Magnetmotor zum Antrieb von Schlagwerkzeugen, dessen geradlinig
hin und her gehender Anker durch zwei wechselweisse ein-und ausgeschaltete Magnetspulen
angetrieben wird, benötigt je Arbeitsspiel eine gesamte Hubzeit, die gleich dem
Kehrwert der Schlagfrequenz ist und die sich in Schlaghubzeit TS und Rückhubzeit
TR aufteilt. Die mechanischen Bewegungsverhältnisse eines solchen Magnetmotors,
insbesondere der durchschnittlich schwache Rückprall des Ankers am Ende des Schlaghubes
und die vorzugsweise durch eine Feder bewirkte elastische Bewegungsumkehr des Ankers
am Ende des Rückhubes, bedingen bekanntlich, daß die Rückhubzeit wesentlich größer
ist als die Schläghubzeit. Dies bedeutet, daß für die Schlagfrequenz in der Hauptsache
die Rückhubzeit maßgebend ist. Durch die Rückhubzeit TR ist auch die mittlere Geschwindigkeit
im Rückhub, = Hublänge : TR eindeutig bestimmt; während die Endgeschwindigkeit vom
zeitlichen Verlauf der Beschleunigung über den Hub abhängt.. Die Endgeschwindigkeit,
verglichen mit der mittleren Geschwindigkeit, ist um so kleiner, je größer die Beschleunigung
im ersten Teil des Hubes und je kleiner sie gegen Hubende ist, und umgekehrt. Für
den Rückschlag des Magnetmotors, der durch die Bewegungsumkehr am Ende des Rückhubes
bedingt ist, ist die Endgeschwindigkeit, nicht die durch die Schlagfrequenz festliegende
mittlere Geschwindigkeit, maßgebend. Um bei einer stets erwünschten hohen Schlagfrequenz
und einer dadurch bedingten hohen mittleren Geschwindigkeit im Rückhub trotzdem
einen geringen Rückschlag zu erhalten, was für
die praktische Handhabung
des von dem Magnetmotor angetriebenen Schlagwerkzeugs wichtig ist, muß daher nach
dem oben Gesagten die hauptsächliche Beschleunigung des Ankers im Anfangshereich
des Rückhubes erfolgen. Im Gegensatz hierzu muß zwecks Erzielung einer hohen nutzbaren
Schlagarheit im Schlaghub die Hauptbeschleunigung gegen Hubende eintreten.
-
Die Aufgabe, einen Magnetmotor zum Antrieb von Schlagwerkzeugen hoher
Schlagleistung mit geringem Rückschlag zu bauen, wird :erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die magnetischen Kennlinien der magnetischen Kreise von Schlag- und Rückhubspule,
d. h. die Änderungen der magnetischen Leitfähigkeit längs des Weges bzw. Hubes,
grundsätzlich verschieden gestaltet werden in der Weise, daß die Kennlinie -des
Schlaghubkreises ihren größten Anstieg gegen Hubende, etwa im letzten Drittel des
Hubes hat, während die Kennlinie des Rückhubspulenkreises bereits im Anfangsbereich
des Rückhubes, also in der ersten Hälfte, einen möglichst starken oder den stärksten
Anstieg aufweist. Das Mittel zur Erreichung derartiger Kennlinien, die entsprechende
Ausbildung der Luftspaltbegrenzungsflächen des. Ankers bzw. des als solchen ausgebildeten
Hammerbärs und seiner Gegenflächen kann als bekannt angenommen werden.
-
Es ist bereits .eine Ausführung von Magnetmotoren für Schlagwerkzeuge
bekanntgeworden, in der die Luftspaltbegrenzungsflächen auf der Schlag- und Rückhubspulenseite
verschieden ausgeführt sind (Patent 662 833'). Die dort beschriebene Formgebung
hat jedoch lediglich den Zweck und die Wirkung, für die Rückhubspule eine höhere
magnetische Leitfähigkeit und damit eine größere -elektrische Zeitkonstante bei
Hubbeginn zu erreichen als für die Schlagspule. Der grundsätzliche Verlauf der magnetischen
Kennlinien mit größtem Anstieg der magnetischen Leitfähigkeit gegen Hubende ist
jedoch der gleiche.
-
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
Abb. i stellt die magnetischen Leitfähigkeiten z "\ der magnetischen Kreise von
Schlag- und Rückhubspule über dem Hub dar, und zwar mit vollen Linien für die bisher
bekannte Ausführung mit grundsätzlich einander ähnlichem Verlauf der Kennlinien
S und R für Schlag-und Rückhubspulenseite, strichpunktiert, R', für die Rückhubseite
eines erfindungsgemäß ausgeführten Magnetmotors mit unveränderter Schlaghubseite
nach Kennlinie S.
-
Mit der bekannten Kennlinienkombination nach R und S gemäß Abb. i
ergibt sich ein Weg-Zeit-Diagramm nach Abb. 2. Der Anker beginnt den Rückhub mit
einer gewissen Anfangsgeschwindigkeit, die bedingt ist durch die jeweiligen Eigenschaften
des mit dem Schlagwerkzeug bearbeiteten Materials und die damit zusammenhängende
Größe des Rückpralls nach dem vorhergegangenen Schlaghub. Diese Anfangsgeschwilidigkeit
entspricht der Neigung der nfangstan.gente. Mit einer Kennlinie R nach Abb. i und
entsprechend großer Beschleunigung gegen Hubende ergibt sich am Ende der Rückhubzeit
TI; eine hohe Endgeschwindigkeit, die zusammen mit der Masse des Ankers einen ;entsprechend
starken Rückschlag des. Schlagwerkzeugs ergibt. In den anschließenden Schlaghub
tritt der Anker mit einer Anfangsgesc.hwi:ndigkeit ein, die durch die Endgeschwindigkeit
des Rückhubes und den Wirkungsgrad der Umkehrfederung gegeben ist. Durch zusätzliche
Beschleunigung während der Schlaghubzeit TS erreicht der Anker dann die für die
nutzbare Schlagarbeit maßgebende Endgeschwindigkeit des Schlaghubes, gekennzeichnet
durch die Steilheit der Endtangente nach Abb. i.
-
Wird nun mit unveränderter Kennlinie S erfindungsgemäß eine Kennlinie
R' nach Abb. i kombiniert, so erfolgt gemäß Abb.3 die Hauptbeschleunigung im Rückhub
in dessen Anfangsbereich, so daß bei gleich großer Anfangsgeschwindigkeit mit einer
kürzeren Rückhubzeit TR, eine geringere Endgeschwindigkeit und damit ein geringerer
Rückschlag erreicht wird. Entsprechend ist jetzt die Anfangsgeschwindigkeit im Schlaghub
geringer, was wiederum die Möglichkeit gibt, am Ende einer wenig größeren Scblaghubzeit
TS eine höhere Endgeschwindigkeit und damit größere nutzbare Schlagarbeit zu erzielen
als mit einem Bewegungsverlauf nach Abb. 2. In den Abb. 4. und 5 sind zwei entsprechend
dem oben gekennzeichneten Erfindungsgedanken ausgeführte Magnetsystemformen dargestellt.
Die Polform des magnetischen Kreises der Schlagspule c ist in beiden Abbildungen
die gleiche. Die Polform und entsprechend die zugehörende Seite des gleichzeitig
als Hammerbär ausgebildeten Ankers in der Rückhubspule d ist jedoch verschieden.
Nach Abb. 4. läuft der Anker zwischen den Luftspaltflächen des zweiarmig erscheinenden
Pols hindurch, so daß gegen Hubende überhaupt kein Anstieg der magnetischen Leitfähigkeit
mehr eintritt, .also der in Ab:b. i bereits dargestellte Leitfähigkeitsverlauf in
ausgeprägter Form erzielt wird. Ein Nachteil dieser an sich idealen Form ist eine
Erschwerung des konstruktiven Aufbaues und eine größere mittlere Windungslünge der
Rüickhubspule d.
In :dieser Hinsicht ist die Pol- und Ankerform
nach Abb. 5 günstiger- Sie ist jedoch magnetisch weniger vollkommen, weil gegen
Hubende infolge der restlichen gegenständigen Flächen von Pol und Anker doch noch
ein nicht unerheblicher Anstieg der Leitfähigkeit eintritt. `Ein erster Anstieg,
der für schnelle Beschleunigung am Hubbeginn wirksam ist, tritt aber auch mit dieser
fabrikatorisch einfacheren Form ein. Zum Vergleich sind in Abb.6 die Leitfähigkeitskurven
über dem Hub nach Abb. 4 (R'4) und Abb. 5 (R5') nochmals dargestellt.
-
Die Stellung des Ankers a, der in Abb. q. und 5 infolge der notwendigen
Längsschlitze zur Unterdrückung der Wirbelströme nur im durchgehenden Mittelteil
im Schnitt ,erscheint, entspricht dem Augenblick des Aufschlags auf dein Schaft
e des Werkzeugs' bzw. Werkzeughalters. Die Umkehrfeder f, welche den Hammerbär ,a
nach Vollendung des Rückhubies vermittels eines Stößels b elastisch auffängt und
in umgekehrter Richtung wieder beschleunigt, ist nur schematisch angedeutet-Die
Wirkung der erfindungsgemäßen Kombination zweier grundsätzlich verschiedener Kennlinie.
S und R' ist demnach Verringerung des Rückschlages trotz gesteigerter Schlagfrequenz
und Erhöhung der nutzbaren Schlagarbeit und auch der Schlagleistung, die sich bekanntlich
proportional dem Qua. drat des absoluten Betrages der im Weg-Zeit-Diagramm von der
Endtangente abgegriffenen Strecke ändert. Sie ist anwendbar bei gleichstrom- und
wechselstromgespeisten Magnetmotoren für Schlagwerkzeuge.