DE1094546B

DE1094546B - Coupling for the transmission of linear forces

Info

Publication number: DE1094546B
Application number: DEI10025A
Authority: DE
Inventors: Jacob John Hagopian
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1954-02-16
Filing date: 1955-02-16
Publication date: 1960-12-08

Description

Kupplung zur Ubertragung geradliniger Kräfte Häufig besteht die Aufgabe, geradlinig wirkende Kräfte wahlweise zu übertragen, bzw. nicht zu übertragen. Die bekannten Anordnungen enthalten zu diesem Zweck Zwischenglieder, die mechanisch oder elektromagnetisch betätigt werden. Derartige Kupplungsvorrichtungen arbeiten jedoch infolge der oft beträchtlichen bewegten Massen für viele Zwecke zu langsam.Coupling for the transmission of linear forces Often the task is Forces acting in a straight line either to transmit or not to transmit. the known arrangements contain for this purpose intermediate links that mechanically or operated electromagnetically. Such coupling devices work however, because of the often considerable moving masses, it is too slow for many purposes.

Es wurde bereits eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der ein elastisches, magnetisienbares Zwischenglied, z. B. ein Blechstreifen, vorgesehen ist, das sich in ausgeschaltetem Zustand. der Einrichtung unter der Antriebskraft durchbiegt und so diese nicht überträgt. Wird das Zwischenglied jedoch mittels Einschalten eines Elektromagneten durch diesen gegen eine Unterlage aus nicht magnetisierbarem Stoff gezogen, so kann es sich nicht mehr durchbiegen, sondern überträgt die Kraft.A device has already been proposed in which an elastic, magnetizable intermediate member, e.g. B. a sheet metal strip is provided, which when switched off. the device sags under the driving force and so this does not broadcast. However, if the intermediate link is switched on by means of a Electromagnet through this against a base made of non-magnetizable material pulled, it can no longer bend, but transmits the force.

Schneller als diese bekannten Einrichtungen arbeiten Magnetpulverkupplungen zur Übertragung axial gerichteter Kräfte; diese bestehen aus einem mit Magnetpulver gefüllten Zylinder, in dem sich ein Kolben befindet, der beweglich ist, solange sich das Magnetpulver nicht im Feld eines Elektromagneten befindet. Sobald der Magnet eingeschaltet ist, erhöht sich die Viskosität .der Füllung derart, da.ß der Kolben mit dem Zylinder praktisch kraftschlüssig verbunden ist. In einer anderen bekannten Einrichtung wird die durch den Elektromagneten veränderlich steuerbare Zähigkeit einer Mischung aus Öl und Eisenspänen dazu ausgenutzt, die Axialbewegungen des Kolbens zu dämpfen, so daß eine Schwingungsdämpfung erreicht wird.Magnetic particle clutches work faster than these known devices for the transmission of axially directed forces; these consist of a magnetic powder filled cylinder in which there is a piston that is movable as long as the magnetic powder is not in the field of an electromagnet. As soon as the magnet is switched on, the viscosity of the filling increases so that the piston is practically non-positively connected to the cylinder. In another well-known The device is the variably controllable viscosity by the electromagnet A mixture of oil and iron filings are used to control the axial movements of the piston to dampen, so that vibration damping is achieved.

Eine Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen ist die Abdichtung der Kolbenstangeiführung durch die Zylinderwand, weil sie einerseits leicht gängig sein soll, andererseits aber gegen die meist aus C51 und Eisenpulver od. ä. bestehende Mischung gut abdichten muß.A difficulty with such devices is sealing the piston rod guide through the cylinder wall, because on the one hand it is easy to move should be, but on the other hand against the mostly composed of C51 and iron powder or the like The mixture must seal well.

Diese Schwierigkeit bei Kupplungen zur übertragung geradlinig wirksamer Kräfte wird gemäß vorliegender Erfindung unter Verwendung eines Hohlkörpers, dessen Füllung durch elektromagnetische Kräfte in ihrer Viskosität veränderbar ist, dadurch vermieden, daß der Hohlkörper durch einen membranarti,g verformbaren Deckel luftdicht verschlossen ist, der seinerseits mit dem treibenden Teil der Kupplung verbunden ist. Der Vorteil dieser Kupplungsausführung liegt insbesondere darin, daß das Volumen des Hohlkörpers konstant bleibt und eine Abdichtung bewegter Teile entfällt.This difficulty with couplings for transmission in a straight line more effective Forces is according to the present invention using a hollow body, its The viscosity of the filling can be changed by electromagnetic forces, thereby avoided that the hollow body is airtight by a membranarti, g deformable cover is closed, which in turn is connected to the driving part of the clutch is. The advantage of this coupling design is in particular that the volume of the hollow body remains constant and there is no need to seal moving parts.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem an Hand der aufgeführten Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel. In den Zeichnungen ist Fig. 1 der teilweise aufgeschnittene Kupplungszylinder, Fig. 2 ein Schnitt durch die Kupplungsvorrichtung, Fig. 3 ein Teil der in der Fig. 2 im Schnittdargestellten Vorrichtung in der Grundstellung, Fig. 4 der in Fig. 3 dargestellte Teil der Vorrichtung in Arbeitsstellung, Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung mit Elektromagnet, einer Stromquelle und Nockenkontakt. Der aus nichtinagnetisierbarem Werkstoff bestehende Hohlkörper 10, vorzugsweise in Zylinderform, wird von der Zylinderwand 11 und dem oberen Dekkel 12 gebildet. Das untere Ende des Zylinders 10 wird durch eine elastische Membrane 14 abgeschlossen, die am Rand. der Zylinderwand befestigt ist. Die Membrane 14 besteht aus einem nichtporösen Material, das z. B. Gummi, Leder oder sonst .ein elastischer Werkstoff sein kann.Further features of the invention emerge from the subclaims in conjunction with the exemplary embodiment explained with reference to the listed drawings. In the drawings: Fig. 1 is the partially cut-open coupling cylinder, Fig. 2 is a section through the coupling device, Fig. 3 is a part of the device shown in section in Fig. 2 in the basic position, Fig. 4 is the part shown in Fig. 3 Device in working position, FIG. 5 shows an application example of the device with an electromagnet, a power source and cam contact. The hollow body 10, which is made of non-magnetizable material and preferably has a cylindrical shape, is formed by the cylinder wall 11 and the upper cover 12 . The lower end of the cylinder 10 is closed by an elastic membrane 14, which is at the edge. the cylinder wall is attached. The membrane 14 is made of a non-porous material which, for. B. rubber, leather or otherwise .an elastic material.

In der Mitte der Membrane ist eine Antriebsstange 15 befestigt. Der obere Deckel 12 sowie die Membrane 14 sind luftdicht mit der Zylinderwand verbunden, und auch. die Befestigung der Antriebsstange 15 an der Membrane ist luftdicht ausgeführt.A drive rod 15 is attached in the middle of the membrane. Of the upper cover 12 and the membrane 14 are connected airtight to the cylinder wall, and also. the attachment of the drive rod 15 to the membrane is made airtight.

Das Innere des Zylinders 10 ist mit einer aus Eisen-, Nickel- oder Stahlpulver und öl bestehenden Mischung gefüllt. Das magnetisierfähige Pulver kann entweder allein oder mit Graphitpulver gernischt verwendet werden. Diese an sich flüssige Mischung ist beim Auftreten eines auf die Membrane ausgeübten Druckes nachgiebig, und bei der Aufwärtsbewegung der Antriebsstange 15 gegen den Zylinder 10 wird die ausgeübte Kraft durch die Flüssigkeit innerhalb des Zylinders auf alle inneren Flächen des Zylinders und die Fläche der Membrane übertragen, wodurch die Membrane 14 die in der Fig. 2 gezeigte Form annimmt und durch die Lageverschiebung der magnetisierfähigen Mischung die ausgeübte Kraft absorbiert wird. _ Wenn jedoch zur Zeit der Aufwärtsbewegung der Anitriebsstange 15 die Flüssigkeitsmischung einem magnetischen Kraftfeld ausgesetzt wird, richten sich die magnetisierbaren Teilchen der Mischung mit den Kraftlinien des magnetischen Feldes aus und widerstehen einer Lageverschiebung, so daß die auf die Antriebsstange 15 ausgeübte Bewegungskraft über die Mischung auf den oberen Zylinderdecke112 und die mit diesem verbundene Stange 13 übertragen wird. Eine innerhalb des Zylinders angeordnete-Druckfeder 16 stützt sich einerseits gegen den Deckel 12 und andererseits gegen die Membrane 14 ab und bewegt die Antriebsstange 15 in die in der Fig. 3 dargestellte Grundstellung zurück, wie noch später beschrieben wird.The inside of the cylinder 10 is filled with a mixture consisting of iron, nickel or steel powder and oil. The magnetizable powder can be used either alone or mixed with graphite powder. This mixture, which is liquid in itself, is resilient when a pressure is exerted on the membrane, and when the drive rod 15 moves upwards against the cylinder 10, the force exerted is transmitted by the liquid inside the cylinder to all inner surfaces of the cylinder and the surface of the membrane. whereby the membrane 14 assumes the shape shown in FIG. 2 and the force exerted is absorbed by the shift in position of the magnetizable mixture. If, however, at the time of the upward movement of the drive rod 15, the liquid mixture is exposed to a magnetic force field, the magnetizable particles of the mixture align with the lines of force of the magnetic field and resist a shift in position, so that the motive force exerted on the drive rod 15 rises above the mixture the upper cylinder cover 112 and the rod 13 connected to it is transmitted. A compression spring 16 arranged inside the cylinder is supported on the one hand against the cover 12 and on the other hand against the membrane 14 and moves the drive rod 15 back into the basic position shown in FIG. 3, as will be described later.

Der Zylinder 10 wird von den Polschuhen 18 und 19 eines Eelktromagne'ten 17 mit der Wicklung22 umgeben (Fig. 5). Der Elektromagnet 17 ist mittels Schrauben 21 an einer Tragpliatte 23 befestigt (Fig. 2, 5). Eine Deckplatte 20 ist den Polschuhen 18 und 19 angepaßt und an diesen mittels der Schrauben 24 befestigt und mit einer Öffnung für den Durchgang der angetriebenen Stange 13 versehen. Zwischen dem Zylinderdeckel 12 und der Deckplatte 20 hzw. zwischen den Polschuhen 18 und 19 (Fig. 2, 3, 4 und 5) ist eine Feder 25 angeordnet, die den Zylinder abwärts drückt. Die Abwärtsbewegung des Zylinders 10 zwischen den Polschuhen 18 und 19 unter der Wirkung der Feder 25 wird durch eine an den inneren Seiten der unteren Enden der Polschuhe gebildeten Schulter 26 begrenzt. Ein mittels der Schrauben 28 an der Tragplatte 23 befestigtes Lager 27 dient zur Führung der getriebenen Stange 13. Ein mittels der Schrauben 30 an der Tragplatte 23 befestigtes Lager 29 führt die Antriebsstange l5. Ein Motor31 ist an einer seitlichen Verlängerung 32 der Tragplatte 23 befestigt, und an seiner Welle 33 sitzen.zwei Nocken 34 und 35. Der Nocken 35 bewegt bei jeder Umdrehung die Antriebsstange 15 einmal aufwärts gegen den Zylinder 10, und der Nocken 34 schließt während seiner Umdrehung einmal einen aus den Kontaktelementen 38 und 37 gebildeten Kontakt. Der Erregungsstromkreis für den Elektromagneten 17 ist in der Fig. 5 dargestellt und enthält die Magnetwicklung22, den Kontakt 37, 38 die Batterie 45 und einen Schalte r 46.The cylinder 10 is surrounded by the pole pieces 18 and 19 of an Eelktromagne'ten 17 with the winding 22 (FIG. 5). The electromagnet 17 is fastened to a support plate 23 by means of screws 21 (FIGS. 2, 5). A cover plate 20 is adapted to the pole pieces 18 and 19 and fastened to them by means of the screws 24 and provided with an opening for the passage of the driven rod 13. Between the cylinder cover 12 and the cover plate 20 hzw. A spring 25 is arranged between the pole pieces 18 and 19 (FIGS. 2, 3, 4 and 5) which presses the cylinder downwards. The downward movement of the cylinder 10 between the pole pieces 18 and 19 under the action of the spring 25 is limited by a shoulder 26 formed on the inner sides of the lower ends of the pole pieces. A bearing 27 fastened to the support plate 23 by means of the screws 28 serves to guide the driven rod 13. A bearing 29 fastened to the support plate 23 by means of the screws 30 guides the drive rod 15. A motor 31 is attached to a lateral extension 32 of the support plate 23 , and on its shaft 33 are two cams 34 and 35. The cam 35 moves the drive rod 15 upwards against the cylinder 10 once with each revolution, and the cam 34 closes during it One revolution a contact formed from the contact elements 38 and 37. The excitation circuit for the electromagnet 17 is shown in FIG. 5 and contains the magnet winding 22, the contact 37, 38, the battery 45 and a switch 46.

Die Nocken 34 und 35 sind so geformt, d-aß der Kontakt 37, 38 bereits geschlossen ist, bevor die Antriebsstange 15 ihre Aufwärtsbewegung beginnt, und geschlossen bleibt, bis die Antriebsstange vollständig in ihre Grundstellüngzurückgekehrt ist. Wenn der Schalter46 geöffnet ist, wird die Antriebsstange15 durch den Focken 35 aufwärts gegen den Zylinder 10 und durch die Feder 16 wieder abwärts bewegt. Der bei der Aufwä rtshewegung der Antriebsstange 15 ausgeübte Druck wird durch die Formänderung der Membrane, der Lageveränderung der magnetisierfähigen Mischung des Zylinders und durch die Feder 16 aufgenommen, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Ist jedoch der Schalter 46 geschlossen, dann erzeugt der Elektromagnet 17 ein magnetisches Feld; infolge der Ausrichtung der inagnetisierbaren Teilchen der Mischung innerhalb des Zylinders 10 wird die bei der Aufwärtsbewegung der Antriebsstange 15 ausgeübte Kraft auf den Zylinder 10 und die getriebene Stange 13 übertragen, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Sobald der Nocken 35 das untere Ende der Antriebsstange 15 verläßt, werden der Zylinder 10 und die Stange 13 durch die Feder 25 in ihre Normalstellung zurückgeführt. Zur Bewirkung der richtigen Funktion der dargestellten magnetischen Kupplung wird das magnetiische Feld vorzugsweise erzeugt, wenn sich der Zylinder 10 und die Antriebsstange 15 in ihrer in der Fig. 3 dargestellten Normalstellung befinden. In dieser Stellung wird keine oder nur eine kleine Bewegung auf die getriebene Stange 13 übertragen. Der Nocken 34 ist so geformt, daß bei geschlossenem Schalter 46 der Zylinder 10 dem Magnetfeld nur dann ausgesetzt wird, wenn die Antriebsstange 15 durch den Nocken 35 betätigt wird. Dies sichert die Rückkehr der Antriebsstange 15 unter der Steuerung der Feder 16 und 25 in ihre Normalstellung (Fig. 3) während der Zeit, in welcher der Nocken 35 frei läuft.The cams 34 and 35 are shaped so that the contact 37, 38 is already is closed before the drive rod 15 begins its upward movement, and remains closed until the drive rod has fully returned to its home position is. When the switch 46 is open, the drive rod 15 is activated by the jib 35 moved upwards against the cylinder 10 and down again by the spring 16. The pressure exerted during the upward movement of the drive rod 15 is determined by the Change in shape of the membrane, the change in position of the magnetizable mixture of the Cylinder and received by the spring 16, as shown in FIGS is. However, if the switch 46 is closed, then the electromagnet 17 generates a magnetic field; due to the orientation of the non-magnetizable particles of the mixture within the cylinder 10, the upward movement of the drive rod 15 transmitted force applied to the cylinder 10 and the driven rod 13, as shown in FIG. As soon as the cam 35 reaches the lower end of the Leaving the drive rod 15, the cylinder 10 and the rod 13 are actuated by the spring 25 returned to their normal position. To make the magnetic coupling shown, the magnetic field is preferably generated, when the cylinder 10 and the drive rod 15 are in their position shown in FIG Normal position. In this position there is little or no movement transferred to the driven rod 13. The cam 34 is shaped so that when closed Switch 46 of the cylinder 10 is exposed to the magnetic field only when the drive rod 15 is actuated by the cam 35. This ensures the return of the actuator stem 15 under the control of the spring 16 and 25 in their normal position (Fig. 3) during the time in which the cam 35 runs freely.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Coupling for the transmission of rectilinear forces by means of a filled hollow body, the filling of which can be changed in viscosity by electromagnetic forces, characterized in that the hollow body (10) is hermetically sealed by a membrane-like deformable cover (14), which in turn with the driving part (15) of the coupling is connected.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that a spring (16) is the membrane-like Cover (14) of the hollow body (10) in the switched-off state of the coupling against pushes the driving part (15) of the clutch.

3. Coupling according to claims 1 and 2, characterized in that a spring (25) the hollow body (10) when switched off Clutch pushes in the opposite direction to the driven part (13) of the clutch. 4. Coupling according to claims 1 to 3, characterized in that the hollow body (10) with the spring (25) in which, preferably from the pole pieces (18, 19) of an electromagnet (17) formed housing is movably guided. 5. Application of the coupling according to the Claims 1 to 4 in one consisting of cam disks and associated sensing elements Drive device, characterized in that the driving part (15) of the coupling is designed as a sensing element for a first cam disk (35) and during the Duration of the actuation of the driving part (15) by this \? Ockenscheibe (35) a second cam disk (34) has a contact (37, 38) for energizing the electromagnet (17) closes. Considered publications: German Patent Specifications No. 589 '132, 817 978: French patent specification No. 988 971; Die Technik, Vol. 5, No.

4, April 1950, pp.173 to 176.