DE1276701B - Magnetisch-induktiver Impulsgenerator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 76 701.0-31 (J 29642)

18. Dezember 1965

5. September 1968

Die Erfindung betrifft einen magnetisch-induktiven Impulsgenerator mit zwei relativ zueinander bewegbaren Gliedern, von denen das eine mindestens eine Spule mit Weicheisenkern aufweist, der mit Einzelmagneten, die auf dem anderen Element angeordnet sind, zusammenwirkt.

Es sind magnetische Impulsgeber bekannt, die zur Messung der Drehzahl und von Durchflußmengen dienen. Diese bekannten Impulsgeber weisen eine gegenüber einer Spule mit Weicheisenkern drehbare Scheibe auf, die an ihrer Mantelfläche mit einer Mehrzahl von Einzeldauermagneten bestückt ist. Diese nach einer festen räumlichen Anordnung voneinander getrennten Einzeldauermagnete sind nachteilig, wenn der Impulsgenerator synchron mit asynchron angetriebenen Teilen laufen soll, d. h., wenn zu nicht vorherbestimmten Zeitpunkten ein Antrieb eines Teiles erfolgt, mit dem der Impulsgenerator synchron laufen soll, da nur selten der Beginn des genannten Antriebes mit der Abgabe des ao ersten Impulses und somit aller darauffolgenden zusammenfallen wird. Es wird demnach meistens eine Phasenverschiebung, also ein zeitlicher Fehler in der Impulsabgabe auftreten.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen as magnetisch-induktiven Impulsgenerator zu schaffen, der eine Impulskette erzeugt, deren Beginn trotz hoher Geschwindigkeit des bewegten Generatorteiles genauestens, praktisch abweichungsfrei mit dem nicht vorherbestimmten Zeitpunkt des gewünschten Impulsabgabebeginns übereinstimmt. Diese Aufgabe löst die Erfindung sowohl für einen eine Rotationsbewegung ausführenden Impulsgenerator dadurch, daß das eine Glied eine magnetisierbare Fläche aufweist, die einer zu dem anderen Glied gehörigen bestimmten Anzahl von Elementen aus einem Material von niedrigem magnetischem Widerstand gegenübersteht, und daß diese Elemente durch eine allen gemeinsame Spule magnetisierbar sind, um auf diese Weise auf der magnetisierbaren Fläche eine der An-Ordnung der Elemente entsprechende Impulsfolge einzuschreiben, die bei der Funktion der Anordnung als Impulsgenerator als Einzelmagnete über die Elemente und die Spule impulsförmige Spannungen induzieren als auch für einen eine Translationsbewegung ausführenden Impulsgenerator, dadurch, daß das eine Glied eine Spule und eine magnetisierbare Fläche aufweist, die einer zu dem anderen Glied gehörigen bestimmten Anzahl von Elementen aus einem Material von niedrigem magnetischem Widerstand gegenübersteht, und daß diese Elemente durch die genannte Spule magnetisierbar sind, um auf diese Magnetisch-induktiver Impulsgenerator

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk,N.Y.(V.St.A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Brügel, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Edgar Alan Brown, Saratoga, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 30. Dezember 1964
(422302)

Weise auf der magnetisierbaren Fläche eine der Anordnung der Elemente entsprechende Impulsfolge einzuschreiben, die bei der Funktion der Anordnung als Impulsgenerator als Einzelmagnete über die Elemente und die Spule impulsförmige Spannungen induzieren. Bei einem nach der Erfindung aufgebauten Impulsgenerator wird zum gewünschten Zeitpunkt des Impulsabgabebeginnes die Spule des Impulsgenerators mit einem Impuls beaufschlagt, wodurch die aus einem Material niedrigen magnetischen Widerstandes bestehenden Elemente auf der magnetisierbaren Fläche des anderen Gliedes Signale einschreiben. Es werden auf diese Weise in der magnetisierbaren Fläche gleichzeitig mehrere kleine, mit den räumlich voneinander getrennten Dauermagneten der bekannten Impulsgeber vergleichbare Einzelmagnete erzeugt. Diese in der magnetisierbaren Fläche erzeugten Einzelmagnete stimmen genauestens mit der Ausgangsstellung des zu prüfenden Teiles, d. h. mit dem Zeitpunkt des Beginnes des Synchronismus zwischen dem Impulsgenerator und dem zu prüfenden Teil, überein. Nach Beendigung der Prüfung bzw. Messung wird die eingetragene Information der magnetisierbaren Fläche gelöscht, und erst zu Beginn einer weiteren Prüfung bzw. Messung wird die magnetisierbare Fläche erneut durch Erregung der Spule durch einen Strom mit vorherbestimmter Richtung beschrieben. Dieser Vorgang

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des Löschens der Einzelmagnete und des Wieder- ferromagnetischem Material, die in in den Zylinder 26 einschreibens derselben in die magnetisierbare Fläche mit gleichem Teilungsabstand voneinander eingekommt praktisch einer mechanischen Lagekorrektur schnittene radiale Schlitze eingelegt sind. Diese Plättdes Impulsgebers in bezug auf eine definierte Stellung chen 28 ragen aus der Innenwandung des Zylinders des zu prüfenden Teiles gleich. 5 26 hervor. Es hat sich gezeigt, daß eine zufrieden-

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfin- stellende Wirkungsweise erhaltbar ist, mit Plättchen dung weisen die aus einem Material niedrigen magne- 28, die 0,79 mm über die Innenwandung des tischen Widerstandes bestehenden Elemente einen Zylinders 26 herausragen und von der Fläche 20 ungleichen Teilungsabstand auf. Dadurch ist es einen Abstand bis zu 0,05 mm aufweisen. Die beispielsweise bei einem eine Rotationsbewegung io Plättchen 28 können in den Schlitzen in jeder geausführenden Impulsgenerator möglich, die Winkel- eigneten Weise, z. B. durch Paßsitz, befestigt sein, stellung einer Welle aus der Größe der Amplitude Bei der in der F i g. 3 gezeigten Ausführungsform der des erhaltenen Ausgangssignals zu bestimmen. Erfindung werden die Regionen mit niedrigem

Weitere Merkmale der Erfindung sind den An- magnetischem Widerstand durch aus der Innensprüchen zu entnehmen. 15 wandung des Zylinders 26 ragende Teile 26 a geEinzelheiten der Erfindung sind nachstehend an bildet, die der Fläche 20 der Scheibe 8 gegenüber-Hand von in den Figuren veranschaulichten Aus- liegen. Diese hervorstehenden Teile 26 a können z.B. führungsbeispielen beschrieben. Es zeigt durch Fräsen, Gießen oder durch ein elektrisches

Fig. 1 eine Ansicht eines eine Rotationsbewegung Abtragungsverfahren gebildet werden, ausführenden magnetisch-induktiven Impulsgene- 20 Die Spule 14 ist in die ringförmige Nut 30 des rators, Zylinders 26 eingelegt. Beim Stromdurchgang durch

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in der die Spule werden infolge der Wege mit relativ F i g. 1, niedrigem magnetischem Widerstand magnetische

F i g. 3 eine andere Ausbildung des einen in dem Signale auf der Fläche 20 gegenüber jeder der Impulsgenerator nach Fig. 1 verwendeten Gliedes, 25 bestehenden Regionen 22 aufgezeichnet. Dieser in Fig. 4 einen eine Translationsbewegung aus- der Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Weg verläuft vom führenden magnetisch-induktiven Impulsgenerator in Zylinder 26 über das Plättchen 28 durch den Luftschaubildlicher Darstellung, spalt zwischen demselben und der Scheibe 8, durch

Fig. 5 eine Darstellung der Ausgangsspannungs- das harte magnetische Material auf der Umfangskurve des Impulsgenerators nach F i g. 1 und 30 fläche der Scheibe 8 und durch den Luftspalt F i g. 6 eine Darstellung der Ausgangsspannungs- zwischen der Scheibe 8 und dem Zylinder 26 zu kurve einer anderen Ausführungsform des magnetisch- letzterem zurück.

induktiven Impulsgenerators. Eine eine Translationsbewegung ausführende Aus-

Der magnetisch-induktive Impulsgenerator weist führungsform der Erfindung ist in der F i g. 4 gezeigt, das erste Glied 10 mit mehreren Regionen niedrigen 35 Hierbei stellt das eine Glied die Leiste 60 dar, die magnetischen Widerstandes, das zweite Glied 12, durch Kerben an einer ihrer Flächen Rippen 62 aufdessen eine Fläche den Regionen mit niedrigem weist. Das andere Glied besteht aus dem Profilstab 64 magnetischem Widerstand des ersten Gliedes gegen- mit einem C-förmigen Querschnitt. Die Spule 66 ist überliegt, und die Spule 14 auf, die erregbar ist, um um den Mittelschenkel des Profilstabes 64 gewickelt, einerseits magnetische Signale auf der genannten 40 Die Leiste 60 ist (durch nicht gezeigte Mittel) so Fläche des ersten Gliedes gegenüber den Regionen gelagert, daß die Öffnung des Profilstabes 64 unter niedrigen magnetischen Widerstandes aufzuzeichnen Beibehaltung eines Luftspaltes abgeschlossen wird, und um andererseits beim Vorbeilauf dieser auf- wobei die Rippen 62 der Leiste 60 die Regionen mit gezeichneten Signale in der Spule impulsförmige niedrigem magnetischem Widerstand bilden. Die Spannungen zu induzieren. 45 Fläche 68 des Profilstabes 64 ist mit einer harten

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungs- magnetischen Schicht, z. B. mit plattiertem Kobalt, form der Erfindung zeigt eine rotierende Form. Das versehen, so daß beim Stromdurchgang durch die zweite Glied besteht aus einer auf der Welle 18 fest- Spule 66 ein magnetisches Signal auf der Fläche 68 sitzenden Scheibe 8. Die harte magnetisierbare Fläche gegenüber jedem der Bereiche niedrigen magnetischen 20 ist an der Umfangsfläche der Scheibe 8 vor- 50 Widerstandes aufgezeichnet wird. Dieser Impulsgesehen. Eine derartige harte magnetisierbare Fläche generator erzeugt elektrische Signale in der Spule 66 ist durch Kaltbearbeitung der Umfangsfläche der beim während der Bewegung der Leiste 60 erfolgen-Scheibe 8 erhaltbar. Ein stärkeres Signal ist jedoch den Ausrichten der Rippen 62 mit den auf der Fläche mit einer noch härteren magnetisierbaren Schicht auf 68 aufgezeichneten magnetischen Signalen. In der der Umfangsfläche der Scheibe 8 erzeugbar. Eine der- 55 Praxis ist der Profilstab 64 an einem stationären Teil artige Schicht stellt eine galvanisch hergestellte der Einrichtung, z. B. an der Schlittenführung einer Kobaltschicht dar. Das erste Glied 10 verkörpert der Fräsmaschine, befestigt, und die Leiste 60 ist mit im wesentlichen topfförmige Zylinder 26, in den die einem beweglichen Teil der Einrichtung, z. B. dem Scheibe 8, mit ihrer harten magnetisierbaren Fläche Schlitten, verbunden. Die bei der Bewegung des 20 der Innenwandung des Zylinders 26 benachbart, 60 Schlittens durch das genannte Ausrichten erzeugten hineinragt. Eine Vielzahl von Regionen 22 mit elektrischen Signale stellen jeweils eine vorherniedrigem magnetischem Widerstand ist zwischen der bestimmte Strecke dar, die vom Schlitten zurück-Fläche 20 und der Scheibe 8 und der Innenwandung gelegt wurde.

des Zylinders 26 vorgesehen. Die Regionen 22 mit Eine für eine Lochkarten-Transporteinrichtung beniedrigem magnetischem Widerstand können in 65 vorzugte Ausführungsform der Erfindung weist im irgendeiner geeigneten Form ausgebildet sein. Bei der Zylinder 26 so viele Plättchen 28 auf, wie die Lochin den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform bil- karte Spalten besitzt, z. B. sechzig. Infolge der großen den die Regionen 22 die Plättchen 28 aus weichem Anzahl von Plättchen 28 kann der Impulsgenerator

trotz Fehlens einiger Plättchen 28 weiter arbeiten, da sich das erwähnte Fehlen lediglich in einer verhältnismäßig kleinen Abnahme der Amplitude des Ausgangssignals zeigt.

Diese Charakteristik der Erfindung erlaubt auch eine andere Ausführungsform der Erfindung, die einen ungleichmäßigen Teilungsabstand der Plättchen 28 im Zylinder 26 vorsieht. Wenn beispielsweise die Plättchen 28 b mit gleichmäßigen Abständen nur in einer Hälfte des Zylinders 26 b vorgesehen sind, ergibt sich der in der F i g. 5 gezeigte Signalausgang. Das SCHREIB-Signal verursacht die Aufzeichnung magnetischer Signale nur auf der Hälfte der Fläche 20, so daß die abgefühlte Ausgangsspannung mit einer hohen Amplitude beginnt, weil fast alle der magnetischen Signale mit den Plättchen 28 b ausgerichtet sind. Jedes folgende Signal weist jedoch eine kleinere Amplitude auf, weil um ein Signal weniger magnetische Signale mit Plättchen 28 b ausgerichtet sind. Der Abfall der Amplitude setzt sich fort bis zur Vollendung einer halben Umdrehung des Gliedes 10, in welchem Zeitpunkt keine magnetischen Signale mehr mit den Plättchen 28 b ausgerichtet sind und die Ausgangsspannung auf Null abgefallen ist. Die Ausgangsspannung wird dann wieder von Null bis zur größten Amplitude aufgebaut, wenn die magnetischen Signale nacheinander mit den Plättchen 286 ausgerichtet werden. Die Ausgangsspannung ändert sich daher linear mit der Umdrehung der Welle 18 zwischen einer maximalen Spannung V und Null. Dieser Impulsgenerator ist daher bei Anwendungen nützlich, bei welchen es erwünscht ist, ein elektrisches Ausgangssignal mit einer Amplitude zu erhalten, die unmittelbar auf die Winkelstellung einer Welle, ausgehend von einer beliebigen Startstellung, bezogen ist.

Die von einer anderen Ausführungsform der Erfindung erzeugte Ausgangsspannung ist in der F i g. 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist jedes dritte Plättchen 28 c im Zylinder 26 c weggelassen. Wenn daher ein magnetisches Signal durch ein SCHREIB-Signal auf der Fläche 20 erzeugt wird, besitzt die Ausgangsspannung 72 einen ersten und einen zweiten Ausgangsimpuls mit gleicher Amplitudenhöhe, während der dritte Impuls eine größere Amplitudenhöhe aufweist und etwa zweimal so groß ist wie die erste Amplitude. Es ist somit ersichtlich, daß viele verschiedenartige Anordnungen von Plättchen 28 möglich sind, wodurch verschiedenartige Ausgangsspannungskurven erhaltbar sind.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Magnetisch-induktiver Impulsgenerator mit zwei relativ zueinander bewegbaren Gliedern, von denen das eine mindestens eine Spule mit Weicheisenkern aufweist, der mit Einzelmagneten, die auf dem anderen Element angeordnet sind, zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Glied (8) eine magnetisierbare Fläche (20) aufweist, die einer zu dem anderen Glied (10) gehörigen bestimmten Anzahl von Elementen (28 bzw. 26 a) aus einem Material von niedrigem magnetischem Widerstand gegenübersteht, und daß diese Elemente durch eine allen gemeinsame Spule (14) magnetisierbar sind, um auf diese Weise auf der magnetisierbaren Fläche (20) eine der Anordnung der Elemente (28 bzw. 26 a) entsprechende Impulsfolge einzuschreiben, die bei der Funktion der Anordnung als Impulsgenerator als Einzelmagnete über die Elemente (28 bzw. 26 c) und die Spule (14) impulsförmige Spannungen induzieren.

2. Magnetisch-induktiver Impulsgenerator mit zwei relativ zueinander bewegbaren Gliedern, von denen das eine mindestens eine Spule mit Weicheisenkern aufweist, der mit Einzelmagneten, die auf dem anderen Element angeordnet sind, zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Glied (64) eine Spule (66) und eine magnetisierbare Fläche (68) aufweist, die einer zu dem anderen Glied (60) gehörigen bestimmten Anzahl von Elementen (62) aus einem Material von niedrigem magnetischem Widerstand gegenübersteht, und daß diese Elemente durch die genannte Spule (66) magnetisierbar sind, um auf diese Weise auf der magnetisierbaren Fläche (68) eine der Anordnung der Elemente (62) entsprechende Impulsfolge einzuschreiben, die bei der Funktion der Anordnung als Impulsgenerator als Einzelmagnete über die Elemente (62) und die Spule (66) impulsförmige Spannungen induzieren.

3. Impulsgenerator, dessen beide Glieder auf einer Welle angeordnet sind, wobei das eine Glied fest mit der Welle verbunden ist, die im zweiten nicht drehbaren, im wesentlichen topfförmigen Glied drehbar gelagert ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen Stirnseite des topfförmigen Gliedes (10) die aus einem Material niedrigen magnetischen Widerstandes bestehenden Elemente (28 bzw. 26 a) angeordnet sind, daß in einer Ringnut (30) eines ringförmigen Ansatzes gegenüber diesen Elementen (28) in Achsrichtung versetzt die Wicklung (14) eingesetzt ist und daß die den genannten Elementen (28) gegenüberstehende magnetisierbare Fläche (20) des auf der Welle (18) festsitzenden Gliedes (12) eine harte Oberfläche aufweist.

4. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das die in der ringförmigen Stirnseite des topfförmigen Gliedes (10) angeordneten Elemente Plättchen (28) darstellen, die in radial laufende Schlitze der ringförmigen Stirnseite des topfförmigen Gliedes (10) eingesetzt sind.

5. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das die in der ringförmigen Stirnseite des topfförmigen Gliedes (10) angeordneten Elemente Stege (26 0) bilden, die durch radial gerichtete Kerben in der Stirnfläche des topfförmigen Gliedes (10) gebildet werden.

6. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Glied aus einem einen etwa C-förmigen Querschnitt aufweisenden Profilstab (64) besteht, um dessen Mittelschenkel die Spule (66) gelegt ist und dessen einem der beiden parallel zueinander verlaufenden Schenkel benachbart das zweite Glied (60) längsverschiebbar angeordnet ist und an seiner dem zuletzt genannten Schenkel des anderen Gliedes (64) benachbarten Fläche Kerben aufweist, durch welche die aus einem Material niedrigen magnetischen Widerstandes bestehenden Elemente (62) entstehen.

7. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Material niedrigen magnetischen Widerstandes

bestehenden Elemente (28 bzw. 26 a bzw. 62) einen ungleichen Teilungsabstand aufweisen.

8. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Einrichtung zur Bestimmung der augenblicklichen Lage eines bewegten Teiles.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Industrie-Elektronik«, 1956, Heft 2/3, S. 36;

1962, Heft 3, S. 7;

»Elektronische Rundschau«, 1960, S. 324; »IBM-Technical Disclosure Bulletin«, Februar

1962, S. 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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