Mechanisches Zeitrelais mit elektromagnetischer Kupplung Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Zeitrelais mit elektromagnetischer Kupplung.Mechanical timing relay with electromagnetic clutch The present
The invention relates to a mechanical time relay with an electromagnetic clutch.
Bei derartigen Zeitrelais wird das Zeitschaltglied mittels des Antriebsgliedes
über die Kupplung angetrieben.In such a time relay, the time switch element is activated by means of the drive element
driven via the clutch.
Derartige Zeitrelais bestehen im allgemeinen aus einem Zeitglied,
meistens einem Synchronmotor, einem ein- und auskuppelbaren Zeitablaufglied und
einem Zeitschaltglied. Mit der Erregung wird das Zeitablaufglied mit dem Zeitglied
gekuppelt. Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird das Schaltglied betätigt. Wird
das Relais entregt, dann wird das Zeitablaufglied mit Hilfe einer Rückstelleinrichtung,
gewöhnlich einer während des Zeitablaufs gespannten Feder, auf seinen Einstellwert
zurückgeführt. Für die mechanische Ein- und Auskupplung, die über Zahnräder oder
auch Kegel- oder Scheibenelemente erfolgen kann, sind Bauelemente erforderlich,
die Bewegungen durchführen und damit im wesentlichen Verschleißglieder sind.Such timing relays generally consist of a timing element,
mostly a synchronous motor, an engaging and disengaging timing element and
a timer. With the excitation the timing element becomes with the timing element
coupled. After the set time has elapsed, the switching element is actuated. Will
the relay is de-energized, then the timing element is reset with the help of a reset device,
usually a spring tensioned during the passage of time, to its set value
returned. For the mechanical coupling and decoupling, which is carried out via gears or
conical or disc elements can also be used, components are required,
perform the movements and are therefore essentially wearing elements.
Es ist bereits bekannt, mechanische Kupplungsglieder zu verwenden,
die aus einem Elektromagneten, der eine Kupplung betätigt, bestehen, bei der zwei
mit Verzahnungen versehene Teile, die in den Pol des Elektromagneten enden, durch
axiale Verschiebung miteinander in Eingriff gebracht werden. Diese bekannten Kupplungsglieder
besitzen zwangläufig einen durch den Abstand der Zähne bedingten Schlupf. Dieser
Schlupf wirkt sich bei einem Zeitrelais sehr nachteilig aus. Ein weiterer Nachteil
der bekannten Kupplungsglieder besteht darin, daß bei diesen durch die axiale Verschiebung
ein axial gerichteter Schlag beim Einschalten der Kupplung auftritt. Die Zeitrelais
müssen nach den VDE-Vorschriften bestimmten elektrischen Bedingungen- genügen, die
je nach dem Anwendun£-#s2ebiet unterschiedlich sind. Die normalen Arbeitsbedingungen
nach den VDE-Vorschriften 0435 vom September 1962 besagen, daß die Relais bei einem
Spannungsbereich von 80 bis 110 % des Nennwertes arbeiten müssen. Nimmt man beispielsweise
ein mit 220 V betriebenes Relais an, so muß dieses also in dem Bereich von 176 bis
242 V arbeiten, d. h., die Spule muß bereits bei einer Spannung von 176 V ansprechen,
sie muß aber ebenfalls geeignet sein, bei einer Spannung von 242 V zu arbeiten.
Beim Bahnbetrieb bestehen für elektrische Relais noch weiter gehende Bedingungen;
diese Relais müssen in einem Spannungsbereich von 60 bis 1201/o des Nennwertes arbeiten.
Bei einem auf eine Spannung von 220 V ausgelegten Relais muß das Ansprechen des
Relais bereits bei 132 V erfolgen; das Relais muß aber. auch noch bei einer Spannung
von 264 V arbeiten. Wenn also ein solches Relais mit 110 bzw. 120 % der Nennspannung
erregt wird, wird der axial verschiebliche Kupplungsteil mit einem erheblichen Schlag
mit dem anderen Kupplungsteil in Eingriff gebracht. Dieser Schlag pflanzt sich auf
die nachgeschalteten Konstruktionselemente fort und kann hier insbesondere bei elektrischen
Kontakten zu Prellerscheinungen führen, die eine ungewollte Öffnung bzw. Schließung
der Kontakte zur Folge haben können, wodurch das von dem elektrischen Relais ausgelöste
Steuerprogramm empfindlich gestört werden kann.It is already known to use mechanical coupling links
which consist of an electromagnet that actuates one clutch, in the case of two
serrated parts that terminate in the pole of the electromagnet through
axial displacement are brought into engagement with each other. These known coupling links
inevitably have a slip caused by the distance between the teeth. This
Slip has a very detrimental effect on a timing relay. Another disadvantage
the known coupling members is that in these by the axial displacement
an axially directed impact occurs when the clutch is switched on. The time relays
must meet certain electrical conditions according to the VDE regulations
vary depending on the application. The normal working conditions
according to the VDE regulations 0435 of September 1962 state that the relays with a
Voltage range from 80 to 110% of the nominal value must work. Take for example
If a relay operated with 220 V is activated, this must be in the range from 176 to
Work 242 V, d. i.e. the coil must respond at a voltage of 176 V,
however, it must also be suitable for working at a voltage of 242 V.
In rail operations there are even more extensive conditions for electrical relays;
these relays must operate in a voltage range of 60 to 1201 / o of the nominal value.
With a relay designed for a voltage of 220 V, the
Relay already done at 132 V; but the relay must. even with a tension
from 264 V to work. So if such a relay with 110 or 120% of the nominal voltage
is excited, the axially displaceable coupling part with a considerable impact
brought into engagement with the other coupling part. This blow grows up
the downstream construction elements continue and can be used here in particular with electrical
Contacts lead to bruises that result in unwanted opening or closing
of the contacts can result, whereby the triggered by the electrical relay
Control program can be sensitively disturbed.
Bei den immer schneller werdenden Arbeitsfolgen der heutigen Werkzeugmaschinen,
die entsprechend häufige Schaltfunktionen erfordern, wirkt sich der durch mechanische
Kupplungen bedingte Verschleiß auf die Lebensdauer der Schaltrelais ungünstig aus.
Bei stark wechselnden Zeitfolgen werden häufig Zeitrelais mit Bereichsumschaltung
verwendet. Für diese Umschaltung ist im allgemeinen ein getrenntes Bereichseinstellmittel
vorgesehen und dieses außerhalb der Zeitskala untergebracht. Bei Verwendung mehrerer
derartiger Zeitrelais in einer Anlage, beispielsweise- in Kaskadenschaltung, macht
sich der hierfür erforderliche Raumbedarf nachteilig bemerkbar. ..With the increasingly faster work sequences of today's machine tools,
which require correspondingly frequent switching functions, is affected by mechanical
Couplings have an unfavorable effect on wear and tear on the service life of the switching relays.
Time relays with range switching are often used for strongly changing time sequences
used. There is generally a separate range setting means for this switchover
provided and this housed outside the time scale. When using multiple
such a time relay in a system, for example in cascade connection, makes
the space required for this is disadvantageously noticeable. ..
Diese den bekannten elektrischen Relais anhaftenden Nachteile haben
zu der Aufgabe geführt, ein Relais zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist,
d. h. das vollkommen schlupffrei arbeitet und gleichzeitig keine Schläge beim Ankuppeln
entstehen läßt und das darüber hinaus durch geeignete Anordnung äußerst raumsparend
aufgebaut ist. Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
beide Pole ständig aneinander anliegen und daß bei der Ein- oder Ausschaltung der
Erregerspule des Elektromagneten die Kupplung bzw. Entkupplung ohne gegenseitige
axiale Bewegung der Pole und damit- schlupffrei erfolgt. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung
ist, daß der jeder mechanischen Kupplung anhaftende Kuppelfehler
vermieden ist, da der Magnetfluß sofort wirksam wird. Man kann diesen Magnetfluß
so bemessen, daß er einesteils genügend stark ist, um die Schaltfunktion ohne Zeitfehler
durchzuführen, daß er aber anderenteils auch erlaubt, daß nach erfolgtem Zeitablauf
bei weiter angeregtem Relais, d. h. bei weiterlaufendem Motor, eine Drehbewegung
des die eine Polhälfte bildenden Zeitgliedes gegenüber dem die andere Polhälfte
bildenden Zeitschaltglied erfolgen kann. Der magnetische Kraftschluß bleibt also
bis zur Entregung des Relais in Funktion. Nach der Entregung werden das Zeitablaufglied
und die mit diesem fest verbundene Polhälfte durch eine Rückholfeder auf seinen
Einstellwert zurückgeführt.These disadvantages inherent in the known electrical relays have
led to the task of creating a relay that does not have these disadvantages,
d. H. that works completely slip-free and at the same time no impacts when coupling
can arise and, moreover, extremely space-saving thanks to a suitable arrangement
is constructed. The object is achieved according to the invention in that
both poles are constantly in contact with each other and that when the
Excitation coil of the electromagnet coupling or decoupling without mutual
axial movement of the poles and thus takes place without slippage. Another benefit of the
invention
is that the coupling fault inherent in every mechanical coupling
is avoided, since the magnetic flux is effective immediately. You can have this magnetic flux
dimensioned so that it is on the one hand strong enough to perform the switching function without time errors
to carry out, but that on the other hand it also allows that after the expiry of time
if the relay is still excited, d. H. with the engine running, a rotary movement
of the timing element forming one half of the pole compared to that of the other half of the pole
forming timing element can be done. The magnetic frictional connection remains
until the relay is de-energized. After the de-energization, the timing element will be
and the pole half firmly connected to this by a return spring on his
Set value returned.
Die bei diesen Vorgängen auftretende mechanische Beanspruchung der
Polflächen kann man auf verschiedene Weise beheben. Einmal, daß man einen Luftspalt
zwischen den Polflächen vorsieht. Dieser würde aber einen bedeutenden Verlust an
Betätigungskraft verursachen, da der Abfall der magnetischen Energie quadratisch
mit der Entfernung erfolgt. Zum anderen würde eine Einhaltung eines Luftspaltes
bei der Fertigung der Kupplungen erhebliche Aufwendungen verursachen.The mechanical stress of the
There are several ways to fix pole faces. Once that you have an air gap
provides between the pole faces. But this would result in a significant loss
Cause actuation force as the drop in magnetic energy squared
occurs with distance. On the other hand, there would be compliance with an air gap
cause considerable expenditure in the manufacture of the couplings.
Zweckmäßig wird diese Aufgabe so gelöst, daß wenigstens einer der
beiden Pole mit einem abriebfesten, magnetisch neutralen Material überzogen ist.
Damit ist erreicht, daß die Polflächen in einer definierten Entfernung gehalten
werden und gleichzeitig die Reibung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die Behandlung
der Polfläche bzw. Polflächen kann mechanisch oder auch galvanisch erfolgen. Die
mechanische Behandlung kann durch beispielsweises Einfügen von Feststoffschmiermitteln,
wie z. B. Graphit, Molybdändisulfid oder ähnlichen Substanzen, erfolgen, während
für die galvanische Behandlung vorzugsweise ein Hartmetallniederschlag, beispielsweise
aus Chrom, Tantal oder Titan, Verwendung finden kann.This object is expediently achieved in that at least one of the
both poles are coated with an abrasion-resistant, magnetically neutral material.
This ensures that the pole faces are kept at a defined distance
and at the same time the friction is reduced to a minimum. The treatment
the pole face or pole faces can be done mechanically or galvanically. the
mechanical treatment can be achieved by, for example, adding solid lubricants,
such as B. graphite, molybdenum disulfide or similar substances, take place while
for the galvanic treatment preferably a hard metal deposit, for example
made of chrome, tantalum or titanium, can be used.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das
Relais eine zentrisch angeordnete, die Pole des Elektromagneten durchdringende,
sämtliche Bauteile in Hintereinanderanordnung aufnehmende Achse für die Zeitbereichsumschaltung
besitzt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das gesamte Relais mit allen seinen
Konstruktionsteilen eine gemeinsame Mittelachse besitzt, um die sämtliche Bauteile,
wie beispielsweise die Mechanik der Zeiteinstellung, das Zeitablauf- mit Zeitschaltglied,
die Polhälften, die Erregerspule, der Antriebsmotor für das Zeitglied, etwa erforderliche
Getriebe u. dgl., orientiert sind. Diese gemeinsame Anordnung aller Bauteile um
eine einzige Mittelachse erleichtert einerseits den Zusammenbau des Relais und die
nachträgliche Anfügung und Vervollständigung durch bestimmte Bauteile, beispielsweise
Getriebe u. dgl.; andererseits gewährleistet sie den Vorteil einer geringen, in
der Ebene der Stirnfläche liegenden Einbaufläche, da durch die Hintereinanderanordnung
auf der gemeinsamen Mittelachse die in der Regel zur freien Verfügung stehende Einbautiefe
ausgenutzt wird.An expedient development of the invention is that the
Relay a centrally arranged, the poles of the electromagnet penetrating,
axis for time range switchover accommodating all components in a row
owns. This measure ensures that the entire relay with all of its
Construction parts have a common central axis around which all components,
such as the mechanics of the time setting, the time lapse with time switch element,
the pole halves, the excitation coil, the drive motor for the timing element, any required
Gearboxes and the like are oriented. This common arrangement of all components around
a single central axis facilitates on the one hand the assembly of the relay and the
subsequent addition and completion with certain components, for example
Transmission and the like; on the other hand, it ensures the advantage of a low, in
the level of the end face of the installation surface, because of the series arrangement
on the common central axis the installation depth that is usually freely available
is exploited.
Die Zeichnung stellt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Relais mit der Kupplung dar. Der Antriebsmotor 1 mit Getriebe wirkt auf das Zahnrad
2, das die als Buchse ausgebildete Polhälfte 3 trägt. Durch den Motor wird die Buchse
3 über das Getriebe in Umdrehung versetzt. Bei Erregung der Spule 4 des Kupplungsmagneten
wird der Pol 3 mit dem Pol 5 durch den elektromagnetischen Fluß gekoppelt, so daß
beide gemeinsam umlaufen. Der Pols stellt das Zeitablaufglied dar und besitzt zu
diesem Zweck einen Schalthebel 6, der in bekannter Weise einen nicht dargestellten
Kontakt betätigt und bei Entregung über die Rückholfeder 7 in die Ausgangsstellung
zurückbewegt wird. Die zentral liegende Achse 8 durchdringt sämtliche Bauteile des
Relais, auch die Polhälften 3 und 5. Diese Achse 8 dient der Bereichseinstellung,
die mittels des Drehknopfes 9 erfolgt. Der weitere Drehknopf 10 dient der
Zeiteinstellung innerhalb des gewählten Zeitbereichs, wobei der Rücklaufzeiger 11
fest mit dem Zeitablaufglied verbunden ist.The drawing shows a schematic representation of the relay according to the invention with the coupling. The drive motor 1 with gear acts on the gear wheel 2, which carries the pole half 3 designed as a socket. The motor sets the socket 3 in rotation via the gearbox. When the coil 4 of the coupling magnet is excited, the pole 3 is coupled to the pole 5 by the electromagnetic flux, so that both rotate together. The pole represents the timing element and for this purpose has a switching lever 6 which, in a known manner, actuates a contact (not shown) and, when de-energized, is moved back into the starting position via the return spring 7. The centrally located axis 8 penetrates all components of the relay, including the pole halves 3 and 5. This axis 8 is used to set the range, which is done by means of the rotary knob 9. The further rotary knob 10 is used to set the time within the selected time range, the return pointer 11 being permanently connected to the timing element.