Elektrodynamisches Relais. Die meisten auf dem Markt bekannten Re lais besitzen eine Magnetspule mit Kern und Anker, der den Magnetkreis beim Einschalten der Spule schliesst. Infolge der Massen des Ankers und des für die Betätigung der Kon takte notwendigen Ankerweges sind die Schalt zeiten dieser Relais, wenn man das Prellen der Kontakte vermeiden will, relativ gross. Durch die quadratische Zunahme der magnetischen Anzugskraft beim Durchschreiten des Anker wegen ist eine relativ hohe Erregerleistung zum Betätigen des Relais notwendig. Bei dem nachstehend beschriebenen elektrodynami schen Relais werden diese Nachteile vermieden.
Das elektrodynamische Relais eignet sich be sonders in solchen Fällen, bei welchen eine sehr kleine Schaltzeit und hohe Schalthäufig keit bei einer relativ grossen Schaltleistung verlangt wird. Das neue Relais lässt sich als einfacher Ein- und Ausschalter oder Umschal ter mit Mittelruhestellung ausführen. Erfin dungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass eine in einem Ringspalt eines Magneten angeordnete Tauchspule durch eine Steuer spannung erregt wird, infolge deren sie axiale Bewegungen ausführt und dabei ein oder meh rere Schleifkontakte mitbewegt, die ein oder mehrere Stromkreise steuern.
Im Gegensatz<B>zu'</B> den elektromagnetischen Relais ist bei dem elektrodynamischen Schnell schaltrelais die Aus'lenkkraft proportional zu dem Erregerstrom, das heisst über den ganzen Schaltweg linear. Die Rückzugsfeder kann dabei leicht so dimensioniert werden, dass sich gleiche Anzugs- und Abfallzeiten ergeben. Bei den elektromagnetischen Relais ist die Dimen sionierung der Rückzugsfeder und der Erre gung von der geforderten Anzugs- und Ab fallzeit abhängig und für beide Fälle ver schieden. Durch das Fehlen grösserer Anker massen wird eine ausserordentlich kurze Schalt zeit erreicht.
Da bei den neuzeitlichen Ma schinensteuerungen, insbesondere den Werk- zeugmaschinensteuerungen, die Massgenauig keit von der Schaltzeit der Relais vielfach ab hängig ist, anderseits viele neue Steuerungs- verfahren bisher infolge Fehlens schnellschal tender Relais nicht angewandt werden konn ten, wird durch'das elektrodynamische Relais eine wertvolle Erweiterung und Verbesserung der Industriesteuerungen erreicht.
Das elektrodynamische Relais lässt sich, wie die nachfolgende Beschreibung von Aus führungsbeispielen zeigt, auch als elektro dynamisches Frequenzrelais ausbilden. Die auf dem Markt bekannten Frequenzrelais be sitzen eine schwingende Zunge, die elektro magnetisch erregt wird. Bei einer entspre chend starken Auslenkung der Zunge wird ein Kontakt betätigt.
Die Zunge ist auf eine be. stimmte Frequenz abgestimmt, so dass sie nur dann ihren maximalen Ausschlag erhält, wenn die Erregerfrequenz mit der Zungenfrequenz übereinstimmt. Durch die Zunge wird dabei ein Federkontakt abgehoben oder angedrückt, wodurch dann ein an diesem Kontakt ange schlossener Stromkreis geschaltet wird. Die Resonanzfrequenz der Metallzunge hängt nicht nur von ihrer Masse und ihren Abmessungen ab, sondern sie ist auch mitbestimmt durch den Kontaktdruck der zu schaltenden Kontakte und der Art der Befestigung der Relais.
In den meisten Fällen muss das Frequenzrelais auf eine ganz bestimmte Frequenz abgestimmt werden, was infolge der beschriebenen Abhän gigkeiten der Eigenfrequenz der Zunge um ständlich ist. Da die Kontaktfeder durch die Zunge bewegt wird, wird deren Resonanz schwingung durch den Kontakt wesentlich beeinflusst. Aus diesem Grunde können die Kontakte nur für eine sehr geringe Schalt leistung ausgelegt werden. Bei einem nach dem elektrodynamischen Prinzip arbeitenden Frequenzrelais können die obigen Nachteile der bekannten elektromagnetischen Frequenz relais vermieden werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläu tert.
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines elektrodynamischen Schnellschaltrelais. Fig. 2 zeigt ein elektrodynamisches Fre- quenzrelais.
Gemäss der Fig.1 besteht das elektrodynami sche Schnellschaltrelais aus einem Ringspalt magneten 1, in den eine Tauchspule 2 eintaucht. Für denRingspaltmagnetenkann ein permanen ter Magnet oder ein Elektromagnet verwendet werden. Die Tauchspule 2 wird zentrisch durch die federnde Membrane 3 im Ringspalt 4 gehalten. Mit der Tauchspule 2 starr ver bunden ist der Träger 5, an dem der Schleif kontakt 6 befestigt ist. Die Tauchspule wird durch das Anlegen der Erregerspannung an die Klemmen 7 und 8 proportional zum Tauch spulenstrom axial verschoben; dabei wird der Schleifkontakt 6 mitbewegt.
Der Schleif kontakt 6 gleitet auf einer Kontaktbahn 9, die aus den Kontaktsegmenten 10 und 11 be steht, zwischen welchen das Isolierstück 12 an geordnet ist. An dem Kontaktsegment 10 ist das zu schaltende Relais R1 und an dem Kon taktsegment 11 das Relais R2 angeschlossen. Diese beiden Relais R1 und R2 liegen am Plus pol einer Gleichspannung, deren Minuspol mit dem Schleifkontakt 6 verbunden ist. In der Ruhelage des elektrodynamischen Relais liegt der Schleifkontakt 6 auf dem Isolierstück 12 der Kontaktbahn 9 auf.
Wird die Tauchspule mit Gleichstrom erregt, das heisst wird eine Gleichspannung an die Klemmen 7 und 8 ge legt, so bewegt sich die Tauchspule je nach der Richtung des Stromes nach oben oder unten, wodurch der Schleifkontakt 6 auf die Segmente 10 oder 11 zu liegen kommt. Da durch wird das Relais R1 bzw: R2 eingeschal tet. Für die Kontaktbahn 9 können die ver schiedensten Kontaktausführungen gewählt werden, wie z. B. Schleifkohlen, Kupferbür sten, Kontaktrollen usw. Es kann auch die An zahl der Kontakte sowie die Anordnung der Kontaktsegmente beliebig gewählt werden, so dass man auch mehr als zwei Stromkreise gleichzeitig mit dem elektrodynamischen Re lais steuern kann.
Ferner lassen sich auch mehrere Kontakte parallel nebeneinander an ordnen, so dass das Relais für höhere Schalt leistungen verwendet werden kann.
Ferner kann man auch auf der Schleifbahn. zwei Kontakte so anordnen, dass zwei Strom kreise damit gesteuert werden können, wobei ein Stromkreis unterbrochen ist, wenn die Tauchspule die Ruhelage erreicht, während der andere Stromkreis bei dieser Stellung ge schlossen ist und der Schaltvorgang sich um kehrt, sobald die Tauchspule in den permanen ten Ringspalt des Magneten eintaucht.
Das in der Fig. 2 gezeigte Frequenzrelais besteht ebenso wie das Schaltrelais nach Fig. 1 aus einem elektro- oder permanenten Ring spaltmagneten 1, in dessen Ringspalt 4 eine Tauchspule 2 derart aufgehängt ist, dass sie axiale Bewegungen ausführen kann. An die Tauchspule 2 wird mittels der Klemmen 7 und 8 die Steuerfrequenz gelegt. Die Tauchspule 2 erreicht ihre grösste Auslenkung, wenn die auf gedrückte Frequenz mit der Resonanzfrequenz der Zunge 13, an welcher die Tauchspule be festigt ist, übereinstimmt. Zusätzlich mit der Tauchspule 2 verbunden ist der Kontaktträger 5, an dem der Schleifkontakt 6 befestigt ist.
Der Schleifkontakt 6 gleitet auf der Kon taktbahn 9 auf und ab, die aus einem iso lierten Körper besteht, der die beiden Kon- taktsegmente (aus Messing oder Kupfer) 10 und 11 trägt. Die Kontakte 1.0 und 11 sind so angeordnet, dass erst bei einer gewissen Auslenkung der Tauchspule der Schleifkon takt 6 auf denselben zum Aufliegen kommt.
Durch die rasche Schaltfolge des Schleifkon taktes 6, das heisst die beiderseitige Aus- nützung der Schwingungsamplitude, kann über die beiden Kontakte der an die Klemmen 14 und 15 einpolig angeschlossene Stromver braucher sicher geschaltet werden. Das andere Spulenende des Stromverbrauchers wird an eine Gleichspannung gelegt, deren anderer Pol zur Klemme 16 geführt wird. Die Klemme 16 ist mit der Kohlebürste 6 leitend verbun den.
Bei den marktüblichen elektromagneti schen Frequenzrelais wird durch die Eigen- Frequenz der Zunge, wie bekannt, eine Kon taktfeder derart mitgenommen, dass diese einen Kontakt so lange offenhält, bis die Zunge des Frequenzrelais eine genügend hohe Amplitude aufweist. Sobald also die Ampli tude durch die Kontaktfeder oder sonstige Einflüsse stärker gedämpft wird, findet keine einwandfreie Kontaktunterbrechung oder Kon taktgabe mehr statt. Infolge dieser Betäti gungsart können bei den elektromagnetischen Frequenzrelais nur sehr kleine Kontaktwege und mithin kleine Schaltleistungen bewältigt werden.
Bei dem beschriebenen elektro dynamischen Relais ist hingegen die zur Ver fügung stehende Kraft für die Auslenkung der Zunge und der Kontakte sehr gross, wo bei eine Prellung der Kontakte nicht auftreten kann, da diese als Schleifkontakte ausgebildet sind und ausserdem die Dämpfung wesentlich kleiner ist und stets konstant bleibt.
Das beschriebene elektrodynamische Fre- quenzrelais lässt sich aber nicht nur für grö ssere Schaltleistungen verwenden, sondern auch für höhere Frequenzbereiche auslegen, wodurch die Möglichkeit besteht, neuartige Frequenzsteuerungen für die verschiedensten Fertigungsmaschinen zu- bauen, insbesondere solche, bei denen die von Hand einmalig aus geführten Bedienungsvorgänge in Frequenz impulse zerlegt, aufgezeichnet und mit Hilfe eines Magnetogrammträgers beliebig oft re produziert werden können.
Die Fig. 2 zeigt nur ein grundsätzliches Ausführungsbeispiel des elektrodynamischen Frequenzrelais. Dieses kann selbstverständ lich auch noch anders ausgebildet werden. So ist es z. B. möglich, zwei Zungen vorzusehen, die um einen bestimmten Betrag voneinander abweichende Eigenfrequenzen aufweisen. Beide Zungen können hierbei an der Tauch spule befestigt und fest miteinander gekoppelt werden. Ein solches Frequenzrelais besitzt bei hoher Flankensteilheit eine grosse Randbreite, wie es für bestimmte Zwecke erforderlich ist. Ferner kann eine Vorrichtung vorgesehen wer den, durch welche die Eigenfrequenz der Zunge 13 einstellbar ist. So ist es z. B.
möglich, die Blattfeder 13 durch zwei ver schiebbare Rollen auf die gewünschte Eigen frequenz einzustellen.