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Endschalter mit Momentschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf Endschalter, insbesondere für Werkzeugmaschinen, die mit einer sogenannten Momentschaltung ausgerüstet sind. Darunter wird ein Schalter verstanden, der im Augenblick desöffnens seines Schliesskontaktes zwangsläufig unabhängig von der weiteren Betätigung des Betätigungstössels einen Öffnungskontakt schliesst oder umgekehrt.
Derartige Schalter werden insbesondere bei Steuerungen für Werkzeugmaschinen häufig gebraucht. Es sind für diesen Zweck die sogenannten Schnappschalter bekanntgeworden, die mit zwei beweglichen Kontaktschenkeln ausgerüstet sind, wobei die beiden Schenkel durch eine Feder zusammengezogen werden.
Durch die Betätigung des Schaltstössels werden die beiden Hebel über einen Totpunkt hinaus verstellt, worauf die Feder schlagartig die Schenkel in die andere Stellung reisst. Dieser Schnappschalter hat den Nachteil, dass er eine verhältnismässig grosseBauform hat und dass der Springpunkt ungenau ist. Beides aber ist für einen Endschalter, der bei Werkzeugmaschinen Verwendung findet, unmöglich. Denn gerade bei diesen Steuerungen kommt es auf eine besonders kleine und gedrängte Bauart des Schalters an. weil meistens sehr wenig Platz vorhanden ist. Ausserdem ist die Genauigkeit der Schaltung für die präzise Arbeitsweise der Maschine ausschlaggebend.
Es sind auch sogenannte Mikroschalter bekannt, bei denen eine lange Blattfeder in irgendeiner Form auf einer Seite fest eingespannt ist, die durch Druck auf eine bestimmte Stelle die Umschaltung bewirkt.
Die Mikroschalter kommen jedoch für Maschinensteuerungen deshalb kaum in Frage, weil der Betätigungsweg nur wenige Zehntel Millimeter beträgt. Der Schaltweg muss also durch Heberollen, Hebel oder ähnliches vergrössert werden, um die Schalter überhaupt für die bei Maschinensteuerungen üblichen Schaltwege brauchbar zu machen. Ausserdem ist der Öffnungsweg bei den Mikroschaltern so klein, dass Gleichstromsteuerungen mit höherer Induktion überhaupt nicht oder wenigstens nicht in grösserer Zahl abgeschaltet werden können.
Ausserdem haben sowohl die Schnappschalter als auch die Mikroschalter noch den Nachteil, dass sie sich von den üblichen Schaltern sowohl in ihrer Grösse also auch in ihrer Form, ganz erheblich unterscheiden, so dass sie gegen die üblichen Schalter nicht austauschbar sind. Schliesslich ist ihre mechanische Lebensdauer im Vergleich zu den normalen Schaltelementen gering.
Aufgabe der Erfindung war es, einen Momentschalter zu schaffen, der möglichst den gleichen Aufbau wie ein normaler Endschalter hat und der zugleich auch die Schaltgenauigkeit aufweist, die von einem normalen Endschalter nach dem heutigen Stand der Technik erwartet werden muss.
Die Erfindung geht von einem Endschalter aus, bei dem zur Momentschaltung ein Dauermagnet und eine diesem zugeordnete Wippe angeordnet ist. Ein derartiger Schalter ist bereits. bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Schalter dreht sich die Wippe um eine Achse als Drehpunkt, so dass beim Abreissen der Wippe vom Magneten starke Reibungen entstehen und grosse Schaltkräfte benötigt werden. Dadurch wird eine grosse Abnutzung verursacht. Ausserdem hat der Schalter noch den grossen Nachteil, dass die Wippenfläche haargenau auf. die Magnetfläche passen muss, damit ein dichtes Anliegen zustande kommt. Die Haftflächen müssen also ganz genau bearbeitet sein.
Alle beschriebenen Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.
Die Erfindung besteht darin, dass die Wippe aus einer Platte, die die Haftfläche für den Dauermagneten bildet und die mit einer Kippkante versehen ist, durch die immer ein Magnetfluss zwischen Dauer-
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magnet und Wippe vorhanden ist, und einem Fuss besteht, wobei die Wippe mit ihrer Platte direkt ohne Reibung verursachende Lagerung auf dem Magneten ruht, und dass durch Betätigung des Schaltstössels über Anschläge auf den Fuss der Wippe gedrückt und dadurch die Wippe gekippt wird.
Dabei ist gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Unterseite des Dauermagneten oder die gegenüberliegende Haftfläche der Wippe auf zwei gegenüberliegenden Seiten nach der Mitte zu ansteigend ausgebildet, so dass entweder die Haftfläche der Wippe oder des Dauermagneten dachförmig mit geringer Neigung ausgebildet ist.
Der in der Mitte befindliche First der dachförmigen Haftfläche bildet also die Kippkante der Wippe, während die auf beiden Seiten vom First liegenden geneigten Flächen die Haftflächen in den beiden Stellungen der Wippe bilden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung liegt der Wippfuss zwischen zwei auf dem Schaltstösselbeweglichangebrachten Hülsen, die je einen Bund besitzen, der auf dem Wippenfuss zur Anlage kommen kann.
Beiderseitig von diesen Hülsen sind Federn angeordnet. Die eine dieser Federn wird beim Eindrücken des. Stössels zusammengedrückt, soweit, dass durch den Bund der Hülse der Wippenfuss gekippt und dadurch die eine Seite der Haftfläche vom Dauermagneten abgerissen wird. An der Platte der Wippe befinden sich die beweglichen Kontakte. Durch das Abreissen der einen Seite der Haftfläche vom Dauermagneten wird der auf dieser Seite befindliche bewegliche Kontakt von einem festen Kontakt abgehoben und so dieser Kontakt geöffnet. Gleichzeitig wird auf der andernSeite dieHaftfläche an den Dauermagneten angedrückt und so der an dieser Seite befindliche Kontakt geschlossen.
Beim Loslassen des Stössels drückt die Rückholfeder, die durch das Eindrücken des Stössels zusammengedrückt worden ist, über einen Anschlag gegen die auf dem Bund der am Wippenfuss befindlichen Hülse liegende Feder. Diese Feder ist so vorgespannt, dass sie die Haftkraft des Magneten nicht zu überwinden vermag. Die Wippe kippt also, wenn die Rückholfeder den vor ihr am Schaltstössel fest angebrachten Anschlag auf den Bund der Hülse gedrückt hat und dadurch der Wippenfuss in die andere Lage gekippt wird.
In dem Augenblick, wo die Wippe vom Dauermagneten abgehoben wird, bricht an dieser Haftfläche das Magnetfeld zusammen. Da durch die Kippkante der Wippe immer ein Magnetfluss vorhanden ist, wird jetzt die Wippe durch die vorgespannte Feder in die andere Lage gedrückt. Durch das Kippen der Wippe in die andere Lage öffnet sich das eine Kontaktpaar und sinngemäss schliesst sich auf der andern Seite das Gegenkontaktpaar. Der Schaltstössel hat also eine Vorspannung und auch einen Nachlaufweg.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung hat die Wippe keinerlei Reibung, da sie mit ihrer Haftfläche direkt auf dem Magneten ruht und nicht um einen Drehpunkt bzw. eine Achse geschwenkt werden muss.
Bei Anlage des Anschlages gegen den Fuss der Wippe wird die Wippe geneigt, der Abstand der einen Seite ihrer Haftfläche vommagneten vergrössert sich, wodurch die andere Seite an den Dauermagneten gedrückt wird, ohne dass irgendeine Abnutzung oder Reibung von Teilen dabei stattfindet. Dadurch, dass die Kippkante der Wippe einen ständigen magnetischen Fluss aufrecht erhält, kann eine Entmagnetisierung des Dauermagneten nicht eintreten. Da es bei der Momentschaltung darauf ankommt, dass die Kontakte schlagartig geöffnet bzw. geschlossen werden, ist die bei der Erfindung durch die Wippe ausgeführte Springbewegung sehr viel günstiger für das Funktionieren eines Momentschalters als bei der bekannten, auf einer Drehachse gelagerten Wippe, die eine kreisbogenförmige Bewegung ausführen muss.
Beim Anlegen der Wippe wird sich der magnetische Fluss stets gleichmässig über die halbe Magnetfläche verteilen. Beim geringsten Abheben wird sich der Fluss auf die Kippkante konzentrieren, so dass in bezug auf die Magnetfläche stets ein magnetischer Nebenschluss vorhanden ist. Dadurch verläuft die Zugkraft bzw. die Drehmomentkurve in Abhängigkeit vom Kippwinkel viel steiler als dieses bei einem parallelen Anheben der Wippe bzw. des Dauermagneten der Fall sein würde.
Die Federn, die durch die Betätigung des Stössels bis zu dem Anschlag zusammengedrückt werden, und auch dieLänge des Hohlkörpers, in dem die Wippe ruht, können gemäss der Erfindung beliebig eingestellt werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Vorlauf und auch den Nachlauf beliebig zu ändern.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Wippe mit Ansätzen versehen sein, die auf Vorsprüngen im Gehäuse ruhen oder sie kann sich auf Federn abstützen. Durch diese Massnahme wird die Wippe auch dann in ihrer Lage festgehalten, wenn der Dauermagnet seine Haftkraft teilweise oder ganz verlieren sollte. Die Wippe wird dann durch den Bolzen zwangsläufig in beidenRichtungen sinngemäss mitgenommen und die Kontakte werden durch die Betätigung der Wippe geöffnet bzw. geschlossen. Der Schalter gemäss der Erfindung bleibt also auch dann funktionsfähig, wenn der Dauermagnet seine Haftkraft verlieren würde. Zwar ist der Endschalter dann nicht mehr als Momentschalter zu verwenden. Er könnte aber nach wie vor als normaler Endschalter benutzt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Wippe für die Momentschaltung noch ein dritter normaler Endschalterkontakt hinzugefügt werden, der durch den gleichen Schaltstössel wie die
Wippe für die Momentschaltung betätigt wird. Eine solche Ausführung kann bei Werkzeugmaschinensteuerungen sehr wichtig sein, wenn z. B. eine Endabschaltung von elektrisch gesteuerten Längsbewegungen durchzuführen ist. Die Normalschaltung würde z. B. den Eilgang abschalten. Der Schlitten bewegt sich dann noch inSchleichbewegungen fort bis der gleicheNocken den Bolzen so tief drückt, dass auch der genaue Momentkontakt zum Ansprechen kommt, der die Schleichbewegung abschaltet-den Schlitten also nun genau stillsetzt-und zugleich den Signalkontakt oder das Rücklaufkommando durch Schliessen des
Umschaltkontaktes vorbereitet.
Nach einer besonderenAusführungsform der Erfindung kann dieser zusätzliche Kontakt auch als Wippe ausgebildet sein, der durch ein auf dem Schaltstössel sitzendes Glied, z. B. einen Ring od. dgl., betätigt wird, derart, dass dieser Anschlag gegen den Fuss der Wippe drückt. Je nachdem, wie die Wippe mit dem dritten Kontakt angebracht wird, kann sie als Öffner oder als Schliesser dienen.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Platte der Wippe so breit ausgebildet, dass der obere Kontaktraum gegen den unteren Raum, der die Betätigungsvorrichtung für den Schalter enthält, abgedeckt ist, so dass durch die Form der Wippe eine Verstaubung des Kontaktraumes weitgehend verhindert wird.
Der Weg bis zur Betätigung der Wippe für den dritten Kontakt kann durch eine Stellmutter gemäss der Erfindung stufenlos eingestellt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Schalter mit Momentschaltung, Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf Fig. l, Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Dauermagneten.
In Fig. 1 ist 1 der Dauermagnet, der im Schaltergehäuse 2 angeordnet ist und dessen untere Fläche eben ausgebildet ist. Die Wippe 4 besteht aus der Platte 4a und dem Fuss 4b, der in Hülsen 10 lose eingesteckt ist.
In die Platte 4a ist eine Stahleinlage 5 eingebracht, die als Haftfläche für den Magneten 1 dient.
Die Platte 4a steigt von den Seiten nach der Mitte zu dachförmig an. Die Wippe trägt an beiden Seiten die beweglichen Kontakte 11 und 12, denen feste Kontakte 15 und 16 gegenüberliegen. Der Schaltstössel 6 ist in Fig. 1 in Richtung des Pfeiles nach rechts eingedrückt. Beim Loslassen des Schaltstössel 6 wird die Feder 7 über den Seegerring 8 durch die Rückholfeder 9 zusammengedrückt. Die Vorspannung der Feder 7 ist nicht gross genug, um die Haftkraft des Dauermagneten 1 zu überwinden. Erst beim weiteren Zurückgehen des Schaltstössels 6 bis zur Anlage des Seegerringe 8 an die Hülse 10 wird die Wippe gekippt und dadurch vom Dauermagneten 1 abgerissen. Durch die dachartig geformte Haftfläche 5 der Wippenplatte 4a besteht ein beständiger magnetischer Fluss, da die Kippkante den Dauermagneten 1 ständig berührt.
In umgekehrter Richtung wird die Feder 13 auf den Bund 14 gedrückt bis der Bund 14 sich an die Hülse 10 anlegt und die Wippe in ihre andere Lage drückt.
Die Wippe 4 ist mit Ansätzen 17, 18 versehen, die sich auf Vorsprünge im Gehäuse 3 abstützen. Stattdessen oder ausserdem können Federn 19 vorgesehen sein, die zur Abstützung der Wippe dienen. Durch diese Stützen wird die Wippe auch dann in ihrer Lage gehalten, wenn die Haftkraft der Magneten 1 ganz oder teilweise nachlassen sollte.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Endschalter, insbesondere für Werkzeugmaschinen, bei dem zur Momentschaltung ein Dauermagnet und eine diesem zugeordnete Wippe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wippe aus einer Platte (4a), die die Haftfläche für den Dauermagneten (1) bildet und die mit einer Kippkante versehen ist, durch die immer ein Magnetfluss zwischen Dauermagnet und Wippe vorhanden ist, und einem Fuss (4b) besteht, wobei die Wippe (4) mit ihrer Platte (4a) direkt ohne Reibung verursachende Lagerung auf dem Ma- gneten (1) ruht, und dass durch Betätigung des Schaltstössel (6) über Anschläge (8, 10) auf den Fuss (4b) der Wippe (4) gedrückt und dadurch die Wippe (4) gekippt wird.