-
Drehmagnet zum stufenweisen Antrieb von Schaltgeräten Zum stufenweisen
Antrieb, z. B. der schrittweisen Fortschaltung von Fahrs;haltern, sonstigen, gegebenenfalls
vielstufigen Schaltwalzen, Schaltwerken, von Umschaltern, Ventilen u. dgl., sind
Drehmagnete bekannt. In gebräuchlicher Ausführung bestehen diese aus einem feststehenden
Kern mit zur Drehachse des Ankers konzentrischer Spule. Am Kern sind in einem in
der Umfangrichtung gemessenen regelmäßigen Abstand ortsfeste Pole vorgesehen, die
häufig einen Ringspalt einschließen, in den die Läuferpole bei Erregung der Spule
hineingezogen werden. Dabei ist die Breite der Läuferpole etwas kleiner als der
erwähnte Abstand der Ständerpole voneinander, so daß die Läuferpole nach Wahl zur
Festlegung der Drehrichtung bald dem einen, bald dem anderen Ständerpolpaar genähert
werden können. Solche Drehmagnete sind mit nur einer einzigen Spule bekannt; dann
wird nach Vollendung des Schaltschrittes der Drehanker durch eine Rückstellkraft
in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, so daß er, falls die Spule wieder erregt
wird, einen neuen Schaltschritt in der bis, herigen Schaltrichtung bewerkstelligen
kann. Es gibt aber noch Magnete mit zwar nur einem Kern, aber zwei Spulen und zwei
Gruppen von Läuferpolen, die abwechselnd zur Wirkung gebracht werden, wobei die
beiden Läuferpolgruppen so gegen; einander versetzt sind, daß sie abwechselnd in
der. Nullstellung in die Nähe der sie später anziehenden Kernpolstücke zu liegen
kommen. Bei solchen zweispuligen Drehmagneten ist eine rückläufige Bewegung des
Drehankers vermieden und erreicht, daß der Drehmagnet aus der nach jedem Schritt
eingenommenen Nullage 'heraus, in der er verrastet wird, einen neuen Schaltschritt
in der bisherigen Richtung durchführt.
Bei manchen #Drehmagileten
bestellt die hauptsächliche Aufgabe darin, die Drehrichtung ändern zu können, da
der Drehmagnet in der Regel das anzutreibende Gerät nicht nur ein-, sondern auch
wieder ausschalten soll (Aufundabschaltung). Man geht insbesondere bei einspuligen
Drehmagneten von einer neutralen Lage des Läufers aus, in der die Läuferpole derart
genau zwischen den Ständerpolen liegen, daß sie bei Erregung der Magnetspule weder
in der einen noch in der anderen Richtung angezogen werden, und bewirkt vor Einleiten
des Schaltvorganges durch Vorsteuerung ein Verstellen des Ankers derart, daß die
Läuferpole vorbereitend dem in der gewünschten Drehrichtung nächsten Ständerpol
genähert werden so weit, daß sich die Kanten der Polstücke decken. Wenn man durch'
Vorsteuerung, die elektromagnetisch oder auch mechanisch bewirkt werden kann, die
Läuferpole den Ständerpolen so weit nähert, daß die linken Kanten der Läuferpole
wenigstens annähernd mit den rechten Kanten der Ständerpole zur Deckung gelangen,
so wird bei Erregung der Spule eine Linksdrehung, entgegen dem Uhrzeiger, eintreten,
und umgekehrt. Diese Einstellung der Drehrichtung durch Kantenlage hat man- auch
bei zweispuligen Drehmagneten angewandt und dabei entweder den Läufer oder in einzelnen
Fällen den Ständer drehbar angeordnet, um die Vorsteuerung für die beabsichtigte
Drehrichtung einstellen ztt können. Unter l'mständen sind zwei Vorsteuermagnete
erforderlich, die nach der gewünschten Drehrichtung der Magnete den bisher in beiden
Richtungen gesperrten Drehanker in der einen Schaltrichtung freigeben und dadurch
die Vorsteuerung ermöglichen.
-
Die Erfindung betrifft einen Drehmagnet zum stufenweisen Antrieb von
Schaltgeräten, dessen Drehanker in jeder Nullstellung verrastbar und mit seinen
Läuferpolen zur vorsteuerbaren Einstellung der Drehrichtung gegenüber den Ständerpolen
drehbar ist; sie schlägt vor, die Nullstellung der Rasteinrichtung im Ausmaße des
vorsteuerbaren. Drehwinkels der Läuferpole veränderbar zu machen. Bei den bisher
bekannten Ausführungen von zweispuligen Drehmagneten erfolgt die Einstellung der
Drehrichtung durch Vorsteuermagnete, die den Ständer (Magnetanker mit seinen Wicklungen)
um den Vorsteuerwinkel verdrehen und dann in der eingestellten Lage- verriegeln.
Das bedeutet aber, da eine große Masse in kürzester Zeit zu bewegen ist, einen erheblichen
Kraftaufwand und ferner eine Sonderausbildung der Vorsteuermagnete, die zusätzliche
Klappanker aufweisen müssen, um die Verriegelung bewirken zu können. Diese Nachteile
entfallen beim Erfindungsgegenstand, bei welchem der Ständer ortsfest angeordnet
ist und die Verriegelung des Läufers in seinen Nullstellungen durch die ohnehin
erforderliche Rasteinrichtung bewirkt wird. Bei den bisherigen Drehmagneten mit
nur einer Spule und jedesmaligem Rückgang des Läufers in seine Nullstellung nach
einem Schaltschritt wird der Läufer dadurch um einen gewissen Drehwinkel vorgesteuert,
daß Vorstehermagnete abwechselnd unter Vermittlung von Mitnehmern oder über Kurvenstücke
geführte Leitrollen zunächst die Verstellung vornehmen und dann die Vorsteuerlage
gegebenenfalls unter Zuhilfenahme besonderer mechanischer Riegel sicherstellen.
Auch in diesen Fällen sind Vorsteuermagnete in Sonderausführung erforderlich; die
Einrichtung wird durch die zusätzlichen Teile, wie Mitnchmer, Leitrollen u. dgl.,
verwickelt im Aufbau, die zu bewegenden Massen und die für die Vorsteucrung erforderliche
Zeit werden vergrößert. 311e diese Nachteile bekannter Ausführungen von Drehmagneten
entfallen beim Erfindungsgegenstand, hei dem als Vorsteuermagnet nur solche üblicher
Art, die auch anderweitig; Verwendung finden können, benötigt werden und sonstige
Hilfseinrichtungen überhaupt entfallen. Der Erfindungsgegetlstand zeichnet sich
demnach durch besondere Einfachheit im _lufbau, kleine bewegte Massen und hohe Schaltgeschwindigkeit
aus. Die Rasteinrichtung besteht, wie bei Drehmagneten bereits bekannt, aus ci,ncm
mit dem Läufer festverbundenem Sternrad, in dessen Ausnchmungen ein Raststein in
der j<,wcilig(,n Nullstclltuig einfällt. Durch bloße Verdrehung des Sternrades
und damit auch des Läufers gelingt es, die Nullstellung zu verändern, die Verrastung
in den neuen, der ge-
wählten Drehrichtung entsprechenden Nullstellungen zu
bewirken und dadurch die gewünschte Drehrichtung des Magnets sicherzustellen. Es
geschieht die Änderung der Nullstellung der Rasteinrichtung bei einer bevorzugten
Ausführung einfach dadurch, daß der das Raststück tragende Rasthebel mit dem Anker
eines Vorsteuermagnets verbunden wird. Zumindest in manchen Fällen kann es zweckmäßig
sein, die Wellen einerseits des Drehmagnets, andererseits des zu schaltenden Gerätes
getrennt auszubilden; sie liegen wohl in einer Richtung, aber erfindungsgemäß werden
die Wellen einerseits des Drehmagnets, andererseits des anzutreibenden Schaltgerätes
mit einem dem Ausmaß des vorsteuerbaren l)rehwinkcls entsprechenden Spiel gegeneinander
frei drehbar gelagert und das Kupplungsstück zwischen den Wellen miteinem elastischenAnschlag
versehen. Dies hat zur Wirkung, daß das anzutreibende Gerät, das unter Umständen
sehr empfindlich sein kann, auch bei einer schlagartig wirkenden Vorsteuerung des
Läufers unbeeinträchtigt bleibt.
-
Ein besonderer Vorzug des Erfindungsgegenstandes besteht auch noch
darin, daß die vorgeschlagene Art der vorstcuerbaren Einstellung der Drehrichtung
des Magnets bei den verschiedensten Arten von Drehmagneten, sei es ein-, sei es
zweispuligen, sei es solchen finit, sei es solchen ohne; jedesmaligen Rücklauf nach
bewirktem Schaltschritt anwendbar ist. Die Zeichnung läßt Ausführungsbeispiele hierfür
erkctnien, und zwar zeigt Abb. t bis 3 einen zweispuligen Drehmagnet, in Abb. t
eine Stirnansicht, teilweise im S,-hnitt, in Abb. z im Längsschnitt, während Abb.
3 in etwas vergröfjertem Maßstab die Verstclleinrichtung für die Vorsteuerung und
nul.#erdem die Kupplung zwischen Antrieb und erkennen läßt,
Abb.
4 zeigt in Stirnansicht, teilweise im Schnitt, Abb.5 in Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel
für ein einspuliges Gerät.
-
Der Drehmagnet nach Abb. i besitzt einen ortsfesten, im Querschnitt
(Abb.2) etwa doppel-T-förmigen Kern a, der die beiden abwechselnd erregten Spulen
b, c trägt. An seinen Stirnseiten besitzt der Kern a zwei Gruppen ausgeprägter Pole;
nämlich einerseits d und e, andererseits f und g, die paar=
weise einander gegenüberliegen (vgl. Abb. i ) und einen Ringspalt einschließen.
Die Welle h des Drehmagnets durchsetzt den Kern a und trägt an dessen beiden Stirnseiten
Scheiben i, f aus unmagnetischenr Stoff, die als Träger von Polstücken k
bzw. in
dienen. Die beiden Scheiben i, j mit ihren Polstücken
k, ni stellen den drehbaren Läufer des Drehmagnets dar. Die Polstücke
k und m sind, wie Abb. i erkennen läßt, etwas schmaler als der am
Umfang gemessene Abstand zweier aufeinanderfolgender Pole d bzw.
e des Ständers a. Mit der Drehachse h verbunden ist ein Sternrad n
mit beim Ausführungsbeispiel sechs Rastausnehmungen o, in die in den jeweiligen
Nullstellungen des Läufers der Raststein p einfällt. Dieser wird von einem Rasthebel
r getragen, den eine Zugfeder s in die Einfallstellung zu bringen sucht. Liegen,
wie bei der Darstellung der Einzelteile in Abb. i, die linken Kanten t der
Polstücke k in Deckung mit den rechten Kanten a der Pole d bzw.
e, so wird bei Erregung der Spule b eine Drehung des Läufers; entgegen dem
Uhrzeigersinne eintreten, es werden die Polstücke k in den Ringspalt zwischen den
Polen d, e gezogen. Verstellt man jedoch den Läufer aus der Stellung I in
die Stellung 1I durch geringfügige Verdrehung im IThrzeigersinne, so daß die rechten
Kanten t, der Polstücke k mit den linken Kanten w der Pole d bzw. e zur Deckung
gelangen, so erfolgt bei Erregung der Spule b eine Drehung des Läufers im Sinne
des Uhrzeigers. Die Polstücke in sind, wie Abb. i erkennen läßt, gegenüber
den Polstücken k um einte halbe Polteilung versetzt, sie gelangen sowohl bei Links-
wie bei Rechtsdrehung des Läufers nach beendetem Schaltschritt aus ihrer Ausgangsstellung
(in Abb. i gestrichelt gezeichnet) in die vorher von den Polstücken k eingenommene
Lage, so daß nach dem ersten Schaltschritt (Erregung der Spule b) bei Erregung der
Spule c nunmehr die Polstücke ni bei der in Abb. i angenommenen Ausgangslage entgegen
dem Uhrzeigersinne, aus der Stellung 1I im Uhrzeigersinne um eine halbe Polteilung
fortbewegt werden. Der bisher beschriebene Aufbau und die Wirkungsweise des Drehmagnets
nach Abb. i bis 3 sind an sich bekannt.
-
Bei einem bekannten Drehmagnet mit zwei Spulen erfolgt die Verstellung
der Drehrichtung, also der Übergang aus der Stellung I in die Stellung
11 durch Verdrehung des Kernes a, der in jeder der beiden Stellungen besonders
verriegelt werden muß. Beim Erfindungsgegenstand ist jedoch der Rasthebel v nicht
um einen ortsfesten Drehpunkt gelagert, dieser befindet sich vielmehr, an dem Anker
2 der Vorsteuermagnete 3 und 6, die zwei abwechselnd zu erregende Spulen 4, 5 aufweisen.
Zur Einnahme der Stellung der Einzelteile nach Abb. i war die Spule 5 erregt und
der Anker 2 vom Magnet 3 in die Stellung I gebracht worden, dadurch sind das Sternrad
n und über die Welle h die Läufer i, f in die in Abb. i gezeichnete Ausgangslage
i gebracht worden. Wird jedoch die Spule 4 erregt, so erfolgt ein Anziehen des Ankers
2 an den Magnet 6, dadurch wird das Sternrad n und über die Welle h der Läufer
i, f so im Sinne des Uhrzeigers gedreht, daß die Stellung I I eingenommen
wird, in der sich die Kanten v, iv decken, so daß bei nunmehriger Erregung der Spule
b eine Drehung des Läufers i, f im Sinne des Uhrzeigers erfolgt. Das Einstellen
der Drehrichtung des Läufers i, f erfolgt also durch Verändern der Nullstellung
der Rasteinrichtung n.
-
Wie Abb. 3 erkennen läßt, liegen die Welle h des Drehmagnets und die
Welle 'y des anzutreibenden Schaltgerätes zwar in einer Flucht, sind aber nicht
starr miteinander gekuppelt. Auf der Welle h ist eine Kurbel 7 befestigt, die an
einem Zapfen 8 einen Dämpfungsring 9 trägt. Dieser liegt in einer Gabel to, die
auf der Welley befestigt ist. Der Dämpfungsring 9 kann sich in dem gleichen Ausmaße,
in welchem das Sternrad n durch den Vorsteuermagnet 3, 6 verdreht werden kann, innerhalb
der Ausnehmung der Gabel 1o frei bewegest. In der gezeichneten Stellung 1 liegt
der Dämpfungsring 9 so an der Gabel i o satt an, daß die Kupplungseinrichtung 7,
8, 9, 1o bei Drehung der Welle h die Welle y
ohne Spiel mitnimmt. Erfolgt
ein Übergang aus Stellung I nach Stellung 1I, so legt sich der Dämpfungsring 9 an
die andere Seite der Ausnehmung der Gabel i o an, es dreht sich also lediglich die
Welle h, nicht aber die Welle y während der Verstellung der Nullage
der Rasteinrichtung n.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 und 5 ist ein Drehmagnet mit
wiederum ortsfest gelagertem Kern a" aber mit nur einer einzigen Spule
b,
angenommen. Auf der Welle h ist als Träger der Polstücke k eine Scheibe
i aus unmagnetischem Stoff drehbar gelagert. Den Polstücken k entsprechen am Kern
a ausgeprägte Pole d und e. Wiederum ist die Sche ibe i im Sinne einer
Vorsteuerung aus Stellung 1 in Stellung 1I verdrehbar, in der ersteren liegen die
linken Kanten der Polstücke k in Deckung mit den rechten Kanten der Pole d, so daß
eine Linksdrehung des Läufers eintreten wird, sobald die Spule b erregt wird. Durch
Verstellung aus Lage I nach Lage 1I werden ebenso wie bei der Ausführung nach Abb.
i bis 3 die rechten Kanten der Polstücke k mit den linken Kanten der Polstücked
zur Deckung gebracht, so daß nunmehr bei Erregung der Spule b eine Drehung des Läufers
i im Sinne des Uhrzeigers' erfolgen wird. Nach jedesmaligem Schaltschritt muß bei
dieser Ausführungsform der Läufer i in seine Ausgangslage zurücktreten, weshalb
das Sternrad n nur eine einzige Rastausnehmung c aufweist, in die wiederum der vom
Rasthebel r getragene Raststein p eingreift. Die Rastausnehmung o ist dabei so tief
gestaltet, daß der Raststein p während
der Ausführung des Schaltschrittes
die Rastausnehmung onicht verläßt, damit die Rückbewegung des Ankers in die Nullstellung
vor sich gehen kann. Sollte die Zugfeder s nicht ausreichen, um das Zurückbewegen
des Steines p in seine Ausgangslage in der Ausnehmung o des Raststückes n und damit
den Läufer i in seine Ausgangsnullstellung zurückzuführen, so kann eine besondere
Rückholfeder an dem Läufer i angreifen. Die Verstellung der Drehrichtung erfolgt
wiederum durch den Vorsteuermagneten 3, 6 mit seinen Spulen 4, 5, die abwechselnd
erregt werden; an dem Anker 2 ist der Rasthebel r angelenkt. Erfolgt in der Ausgangslage
I eine Erregung der Spule b, so dreht sich der Läufer i im Sinne entgegen dein Uhrzeiger
um einen Schaltschritt weiter, alsdann bewegt sich der Läufer i in seine Ausgangslage
zurück und kann sofort in der bisherigen Schaltrichtung bei noch'-maliger Erregung
der Spule b einen weiteren Schaltschritt ausführen. Wird zur Änderung der Drehrichtpng
die Spule 4 des Vorsteuermagnets erregt, so wird der Anker 2 an den Kern 3 des Vorsteuermagnets
angezogen und über den Rasthebel r das Raststück n mit Läufer i um den Vorsteuerwinkel
im Sinne des Uhrzeigers gedreht, wiederum also die Nullstellung der Rasteinrichtung
verändert. In der Stellung II sind die rechten Kanten der Polstücke k in Deckung
mit den linken Kanten der Pole d, was bei Erregung des Magnets
a, b eine Drehung im Uhrzeigersinne zur Folge hat.
-
Zur Kupplung des Läufers i mit der Welle k ist auf letzterer ein Zahnrad
t I drehfest aufgesetzt, in das kleine Vorsprünge 12 bzw. 13 von Klinken
14 bzw. 15 eingreifen. Diese Klinken 14, 15 sind um Bolzen 16 bzw. 17 am Läufer
i drehbar gelagert und stehen unter der Wirkung einer Zugfeder 18. Ortsfest ist
ein Zapfen 19 vorgesehen, an dem die freien Enden der Klinken 14, 15 anliegen. Bei
Linksdrehung des Läufers i gleitet die Klinke 14 so über den Zapfen i g, daß der
Vorsprung 12 aus der Zahnlücke des Zahnradesel herausgehoben wird, während der Vorsprung
13 der Klinken 15 im Eingriff mit dem Zahnrad 1 1 verbleibt und der sich drehende
Läufer das Zahnrad 11 und damit die Welle des Schaltgerätes Mitnimmt. Bei Rechtsdrehung
des Läufers gleitet umgekehrt der Hebel 15 über den Zapfen 19 und hebt den Vorsprung
13 aus dem Zahnrad aus, während der Läufer i vermittels der Klinke 14 das Zahnrad
11 und damit die angetriebene Schaltwelle mitnimmt.
-
Es mag noch darauf hingewiesen werden, daß es ohne weiteres möglich
ist, statt des bei den Ausführungsbeispielen vorgesehenen Vorsteuennagnets, der
als Doppelmagnet mit den Kernen 3 und 6 sowie den Wicklungen 4 und 5 ausgebildet
ist, einen solchen mit nur einem Kern und nur einer Wicklung zu verwenden. In diesem
Fall bleibt die verstellbare Rasteinrichtung z. B. durch Federkraft dauernd für
die eine Drehrichtung, z. B. den Rücklauf, eingestellt, der Vorsteuermagnet wird
dann zwecks Drehung des Gerätes in der anderen Richtung gegen diese Federkraft erregt.
-
Es ist ein besonderer Vorzug des Erfindungsgegenstandes, daß die Verstellung
der Drehrichtung durch Änderung der Nullage der Rasteinrichtung n bei den verschiedensten
Arten von Drehmagneten angewendet werden kann, gleichgültig, ob diese eine oder
zwei Spulen, einen sich fortgesetzt' in der gleichen Richtung drehenden oder nach
jedem Schaltschritt in seine Ausgangslage zurückgehenden Läufer aufweist. Dabei
sind zur Verstellung der Drehrichtung nur wenige Teile zusätzlich erforderlich,
die insbesondere das Gewicht der zu bewegenden Masse nennenswert nicht erhöhen,
so daß die Drehmagnete nach der Erfindung bei geringstem Kraftaufwand eine sehr
hohe Schaltgeschwindigkeit aufweisen.