DE1029479B

DE1029479B - Electromagnetic stepping mechanism, especially for step-by-step switching of control elements in communications technology

Info

Publication number: DE1029479B
Application number: DET12779A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Juerge Fischer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1956-10-23
Filing date: 1956-10-23
Publication date: 1958-05-08

Description

Elektromagnetisches Schrittschaltwerk, insbesondere zum schrittweisen Fortschalten von Regelelementen der Nachrichtentechnik Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk, das insbesondere zum schrittweisen Fortschalten von Regelelementen. der Nachrichtentechnik, wie Potentiometern, Drehkondensatoren, Variometern usw., dient. Die Erfindung kann insbesondere bei der Pegelreglung in Trägerfrequenzsystemen und zur Stabilisierung von Betriebsspannungen verwendet werden.Electromagnetic stepping mechanism, especially for step-by-step Advancing control elements in communications engineering The invention relates to a Electromagnetic step-by-step mechanism, which is used in particular for step-by-step progression of control elements. communications engineering, such as potentiometers, variable capacitors, Variometers, etc., is used. The invention can be used particularly in level control in Carrier frequency systems and to stabilize operating voltages are used.

Die an derartige Schrittschaltwerke gestellten Forderungen sind im allgemeinen die folgenden: 1. Durch das Schrittschaltwerk soll ein Stellglied in Form eines Potentiometers, Drehkondensators, Variometers od. dgl. schrittweise betätigt werden.The requirements placed on such stepping mechanisms are in in general, the following: 1. The step-by-step mechanism is intended to set an actuator in Form of a potentiometer, variable capacitor, variometer or the like. Operated step by step will.

2. Das Schrittschaltwerk muß in der Lage sein, einen in Form eines elektrischen Impulses gegebenen Regelbefehl auszuführen und den eingestellten. Zustand bis zum Eintreffen des nächsten Regelbefehls aufrechtzuerhalten.2. The stepping mechanism must be able to produce a electrical impulse given control command and the set. State to be maintained until the next control command is received.

3. Das Schrittschaltwerk soll bei einer insbesondere über zwei verschiedene Leitungen. erfolgenden Zuführung von Regelbefehlen sowohl aufwärts als auch abwärts regeln., d. h. eine Links- oder Rechtsdrehung des Stellgliedes durchführen können.3. The stepping mechanism should in particular have two different ones in the case of one Cables. subsequent supply of control commands both upwards and downwards regulate., d. H. be able to perform a left or right turn of the actuator.

4. Das vom Schrittschaltwerk betätigte Stellglied muß jederzeit auch von Hand regelbar sein.4. The actuator operated by the stepping mechanism must also at all times be adjustable by hand.

5. Der Regelschritt (Verstellwinkel) soll innerhalb bestimmter Grenzen: beliebig einstellbar und weitgehend unabhängig von Betriebsspannungsschwankungen von der Impulslänge: des Regelbefehls, der räumlichen Lage des Schrittschaltwerkes und vom Reibungsmoment des Stellgliedes sein.5. The control step (adjustment angle) should be within certain limits: freely adjustable and largely independent of fluctuations in operating voltage on the pulse length: the control command, the spatial position of the step-by-step switch and the friction torque of the actuator.

6. Die Abmessungen des Schrittschaltwerkes sollen möglichst klein und seine Herstellung möglichst einfach sein. Der Einsatz des Schrittschaltwerkes in den bekanntlich sehr störanfälligen Trägerfrequenzsystemen macht es erforderlich, funkenbildende Kontakte (Bürsten, Schleifer usw.) zu vermeiden. Außerdem muß das Schrittschaltwerk unter normalen klimatischen Betriebsbedingungen einwandfrei arbeiten:.6. The dimensions of the stepping mechanism should be as small as possible and its manufacture should be as simple as possible. The use of the stepping mechanism in carrier frequency systems, which are known to be very susceptible to interference, it is necessary to Avoid sparking contacts (brushes, grinders, etc.). Besides, it must Stepping mechanism work perfectly under normal climatic operating conditions:

Es sind Regelaggregate bekannt, die eine schrittweise Steuerung eines Regelorgans bewirken.. Beispielsweise gehören hierzu die Fortschalterelais und Wählerrelais der Fernsprechtechnik. Hier ist jedoch nur ein Betrieb in einer Drehrichtung möglich, während die Gegenrichtung verriegelt ist. Es sind zwar auch Kombinationen von Fortschalterelais bekannt, die einen Betrieb in beiden Drehrichtungen, gestatten, z. B. die sogenannten »Differenzzählwerke«. Hierbei müssen die Schritte für die Steuerung über ein Differentialgetriebe oder eine ähnliche Anordnung abgenommen werden, wobei sich bei verhältnismäßig hohem technischem Aufwand ein nur kleines An.triebsmornent erreichen läßt. Außerdem ist der Verschleiß der hierbei erforderlichen. mechanischen Bauteile, z. B. Klinken und Zahnräder, oft sehr störend.There are control units known that a step-by-step control of a Effect control organ .. For example, this includes the relay relay and selector relay telephony. However, operation in one direction of rotation is only possible here, while the opposite direction is locked. There are also combinations of relay relays known that allow operation in both directions of rotation, for. B. the so-called »Difference counters«. Here, the steps for control must be via a differential gear or a similar arrangement can be removed, with a relatively high technical effort can only achieve a small An.triebsmornent. Also is the wear and tear of the necessary. mechanical components, e.g. B. latches and gears, often very annoying.

Es ist außerdem bekannt, eine schrittweise Regelung durch impulsweise Steuerung aller Arten von Getriebemotoren vorzunehmen. Hierbei tritt der Nachteil auf, daß der Regelschritt von der Länge und im allgemeinen auch von der Höhe der Spannung des Steuerimpulses abhängig ist und daß die Anlaufzeit häufig in die Größenordnung der Zeitdauer es Steuerimpulses fällt, wobei z. B. durch Unterschiede in der Lagerung des Ankers selbst zwischen Motoren derselben Type große Unterschiede in der Regeischrittlänge auftreten können. Ferner ist im allgemeinen die Verwendung einer großen Untersetzung notwendig, die einmal zu einer Vergrößerung der Bauweise führt und zum anderen eine Friktionskupplung bedingt, wenn das Regelelement zusätzlich auch von Hand einstellbar sein soll.It is also known to have a step-by-step control by means of pulses Control all types of geared motors. This has the disadvantage on that the control step depends on the length and generally also on the height of the Voltage of the control pulse is dependent and that the start-up time is often in the order of magnitude the duration of the control pulse falls, with z. B. by differences in storage of the armature even between engines of the same type there are large differences in the length of the regaining stride may occur. Furthermore, it is common to use a large reduction ratio necessary, which on the one hand leads to an enlargement of the construction and on the other hand a Friction clutch is conditional if the control element can also be adjusted by hand should be.

Die diese Nachteile vermeidende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk, insbesondere zur schrittweisen Fortschaltung von Regelelementen, der Nachrichtentechnik, beispielsweise Potentiometern. Erfindungsgemäß trägt bei einem solchen Schrittschaltwerk die Antriebsachse des Regelelementes einen auf ihr festsitzenden stab- oder sternförmigen Drehanker, der mit seinen Enden in zwei oder entsprechend mehr Aussparungen eines die Achse konzentrisch umgebenden Ringes hineinragt und innerhalb dieser Aussparungen durch Federn und Justiermittel in seiner Lage gegenüber dem Ring fixiert ist, gleitet weiterhin dieser Ring auf der Stirnfläche der offenen Seite eines zylinderförmigen Topfes gleichen Durchmessers und ist drehbar angeordnet, enthält dieser Topf im Innern eine Zylinderspule, die im Rhythmus der Steuerimpulse erregt wird, und bestehen schließlich die Achse, der Anker, der Ring und der Topf aus magnetisierbarem, die anderen Teile dagegen aus unmägnetischem Material.The invention which avoids these disadvantages relates to an electromagnetic one Step-by-step mechanism, in particular for step-by-step progression of control elements, communications engineering, for example potentiometers. According to the invention contributes such an indexing mechanism the drive axis of the control element one on it fixed rod-shaped or star-shaped rotating anchor, which with its ends in two or correspondingly more recesses of a ring concentrically surrounding the axis protrudes and within these recesses by springs and adjusting means in its position is fixed in relation to the ring, this ring continues to slide on the Face the open side of a cylindrical pot of the same diameter and is rotatable arranged, this pot contains a solenoid on the inside, which in the rhythm of the Control pulses are excited, and finally consist of the axle, the armature, the ring and the pot made of magnetizable, the other parts, on the other hand, of non-magnetic Material.

- Der Erfindungsgedanke soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.- The idea of the invention should be based on one shown in the drawing Exemplary embodiment will be explained in more detail.

In einem einseitig offenen magnetisierbaren Topf 1 befindet sich eine Zylinderspule 2. In Verlängerung des Mantels sitzt auf der Stirnfläche der offenen Seite dieses Topfes ein Ring 3. Mit dem Topf fest verbunden ist eine unmagnetische Deckkappe 4. In ihr und .-im Boden des Topfes ist eine magnetisierbare Achse 5 gelagert, die durch verstiftete Stellringe 6 in der Längsrichtung gehaltert wird. Da die Achse vieler Stellglieder aus unmagnetischem Material besteht, ist es zweckmäßig, die Achse 5 als Hohlachse aus magnetisierbarem Material auszubilden, in die dann die eigentliche Stellgliedachse aus beliebigem Werkstoff hineingeschoben werden kann. Eine ebenfalls unmagnetische Führungsmembran 7 drückt den Ring 3 leicht gegen den Topf, so daß das System unabhängig von seiner Lage im Raum betriebsfähig ist, und zentriert ihn derart, daß er nur noch einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung, nämlich den der Rotation um die Achse 5, besitzt. Fest- mit der Achse verstiftet ist ein Anker 8, der mit seinen Enden in zwei diametral angeordnete Aussparungen 9 des Ringes 3 hineinragt. Der Abstand zwischen dem Anker 8 und der einen achsparallelen Kante der Aussparung 9 ist bereits im nicht erregten Zustand der Spule 2 wesentlich kleiner als der Abstand zur anderen achsparallelen Kante und der Abstand zur dritten Kante. Die Lage der Ankerenden gegen den Ring wird einerseits durch unmagnetische Justierwinkel 10 und andererseits durch ebenfalls unmagnetische Blattfedern 11 fixiert.In a magnetizable pot 1 that is open on one side there is one Solenoid 2. As an extension of the jacket sits on the face of the open Side of this pot is a ring 3. A non-magnetic one is firmly attached to the pot Cover cap 4. In it and in the bottom of the pot a magnetizable axis 5 is mounted, which is held in the longitudinal direction by pinned adjusting rings 6. Because the axis consists of many actuators made of non-magnetic material, it is expedient to use the Form axis 5 as a hollow axis made of magnetizable material, in which then the actual actuator axis made of any material can be pushed in. A likewise non-magnetic guide membrane 7 presses the ring 3 slightly against the Pot, so that the system is operational regardless of its location in space, and centers him in such a way that he only has a single degree of freedom of movement, namely that of the rotation about the axis 5, has. Firmly pinned to the axis is an anchor 8, which with its ends in two diametrically arranged recesses 9 of the ring 3 protrudes. The distance between the armature 8 and the one axially parallel The edge of the recess 9 is essential even in the non-energized state of the coil 2 smaller than the distance to the other axially parallel edge and the distance to the third Edge. The position of the armature ends against the ring is on the one hand by non-magnetic Adjustment angle 10 and on the other hand fixed by also non-magnetic leaf springs 11.

Der Ring 3 muß auf dem Topf 1 so leicht gleiten, daß sein Reibungsmoment kleiner ist als die Summe der Reibungsmomente der Achse 5 und des mit ihr gekuppelten Stellgliedes. Das Rückstellmoment der Federn 11 ist so dimensioniert, daß es größer ist als das Reibungsmoment zwischen dem Ring 3 und dem Topf 1 und kleiner als die Summe der Reibungsmomente der Achse 5 und des mit ihr gekuppelten Stellgliedes.The ring 3 must slide so easily on the pot 1 that its frictional torque is smaller than the sum of the frictional moments of the axis 5 and that coupled to it Actuator. The restoring torque of the springs 11 is dimensioned so that it is greater is than the frictional torque between the ring 3 and the pot 1 and smaller than that Sum of the frictional moments of the axis 5 and the actuator coupled to it.

Wird nun die Spule 2 durch einen Steuerimpuls erregt, dann haftet zunächst der Ring 3 fest auf dem Topf 1. Die Kraftlinien versuchen sich auf dem Wege Topfboden - Topfmantel - Ring - Anker -Achse zu verkürzen und veranlassen den Anker in Pfeilrichtung zu einer Winkelbewegung gegenüber dem festhaftenden Ring bis zum Anliegen an die Feder 11. Nach Fortfall der Erregung drückt die Feder 11 den nun wieder frei beweglichen Ring 3 gegen den durch die Haftreibung von Achse und Stellglied festgehaltenen Anker ab, bis sich zwischen dem Anker und der Ringaussparung wieder der Ausgangsluftspalt eingestellt hat, dessen Größe durch den Justierwinkel 10 verändert werden kann. Die Justierung erfolgt von außen durch nicht näher dargestellte Fenster in der Deckkappe 4. Die zwischen dem Anker und der Ringaussparung liegende unmagnetische Feder 11 sorgt für einen Restluftspalt und verhindert damit ein Haften durch Remanenzeffekte.If the coil 2 is now excited by a control pulse, then it adheres first of all the ring 3 firmly on the pot 1. The lines of force try each other on the Ways to shorten the pot base - pot casing - ring - anchor axis and cause the Anchor in the direction of the arrow to an angular movement with respect to the firmly adhering ring until it is in contact with the spring 11. After the excitation has ceased, the spring 11 presses the now freely movable ring 3 against the static friction of the axis and actuator held anchor down until it is between the anchor and the annular recess the initial air gap has been set again, the size of which is determined by the adjustment angle 10 can be changed. The adjustment is carried out from the outside by means not shown in detail Window in the top cap 4. The one between the anchor and the ring recess Non-magnetic spring 11 ensures a residual air gap and thus prevents sticking through remanence effects.

Da im nicht erregten Zustand die Achse 5 frei beweglich ist, läßt sich das Stellglied von Hand einregeln. Außerdem lassen sich zwei Systeme der beschriebenen Art vorzugsweise derart kuppeln, daß die beiden Bodenflächen der Töpfe 1 unter Fortlassung je eines Stellringes 6 direkt miteinander verbunden werden und die Lagerung der durch beide Systeme hindurchgehenden gemeinsamen Achse 5 durch die beiden Deckkappen 4 übernommen wird. Bei Erregung der Spule des einen Systems tritt dabei eine Linksdrehung; bei Erregung der Spule des anderen Systems eine Rechtsdrehung auf.Since the axis 5 is freely movable in the non-excited state, can adjust the actuator manually. In addition, two systems of the described Coupling type preferably in such a way that the two bottom surfaces of the pots 1 are omitted each of an adjusting ring 6 are connected directly to each other and the storage of the common axis 5 passing through both systems through the two cover caps 4 is adopted. When the coil of one system is excited, it rotates to the left; clockwise rotation occurs when the coil of the other system is excited.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic stepping mechanism, in particular for step-by-step advancement of control elements in communications engineering, for example Potentiometers, characterized in that the drive shaft (5) of the control element a rod-shaped or star-shaped rotating armature (8) attached to it, which carries with it its ends in corresponding recesses (9) of a concentrically surrounding the axis Ring (3) protrudes and within these recesses by springs (11) and adjusting means (10) is fixed in its position opposite the ring (3) that the ring (3) on the Face of the open side of a cylindrical pot (1) equal, through-- knife slides and is rotatably arranged that there is a solenoid inside the pot (2) is located, which is excited in the rhythm of the control pulses, and that the axis (5), the armature (8), the ring (3) and the pot (1) made of magnetizable, the other parts (10, 11) consist of non-magnetic material.

2. Stepping mechanism according to Claim 1, characterized in that a cover cap (4) made of non-magnetic material, which is firmly connected to the pot (1) in connection with the bottom of the pot (1) serves to support the drive axle (5).

3. Step switch according to claim 2, characterized in that between the top cap (4) and the ring (3) a Guide membrane (7) made of non-magnetic material is attached, the one hand the ring (3) lightly presses against the pot (1) so that the system is independent of its position in space is operational, and on the other hand the ring (3) is centered in such a way that it can only rotate around the axis (5).

4. Stepping mechanism according to claim 1 to 3, characterized in that the armature (8) has two springs (11) made of non-magnetic Material are connected, the one hand the ring (3) in the non-excited state of the Press the coil (2) off the armature (8) and, on the other hand, when the coil (2) is excited, press it in Prevent the armature (8) from hitting the recesses (9) and thereby creating a residual air gap maintain that one. Adhesion of the armature (8) to the ring (3) due to remanence effects makes impossible.

5. Stepping mechanism according to claim 4, characterized in that the distance between the anchor (8) and the one axially parallel edge of the recess (9) is already in the de-energized state of the coil (2) is significantly smaller than that Distance to the other axially parallel edge and the distance to the third edge.

6. Stepping mechanism according to claim. 5, characterized in that adjusting means (10) are arranged on the ring (3) which, for. B. are accessible from the outside through a window in the top cap (4) and for setting the working stroke of the armature, ie the adjustment angle of the control element. to serve.

7. Stepping mechanism according to claim 6, characterized in that the axis (5) designed as a hollow axle made of magnetizable material and the actual Actuator axis made of any material can be introduced into this hollow axis. B. Assembly two stepping mechanisms according to claims 1 to 7, characterized in that the both bottom surfaces of the pots (1) leaving out one adjusting ring (6) directly are connected to each other and the common through both systems Axis (5) is mounted in both cover caps (4). In. Considered publications: German Patent Nos. 730 285, 826 010, 950 577; Swiss patent specification No. 194 857.