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Die
Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter mit
einem vorzugsweise zumindest teilweise aus Metall, vorzugsweise
aus Edelstahl, besonders vorzugsweise aus einem VA-Stahl bestehenden
Gehäuse, insbesondere mit einem zumindest teilweise aus
einem unmagnetischen Metall bestehenden Gehäuse, mit mindestens
einer Sendespule, mit vorzugsweise zwei symmetrisch zur Sendespule
angeordneten, gegensinnig in Reihe geschalteten Empfangsspulen und
mit einer an die Empfangsspulen angeschlossenen Auswerteschaltung.
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Induktive
Näherungsschalter, also elektronische Schaltgeräte,
sind kontaktlos ausgeführt und werden seit fast vierzig
Jahren weitgehend anstelle von elektrischen, mechanisch betätigten
Schaltgeräten, die kontaktbehaftet ausgeführt
sind, verwendet, insbesondere in elektrischen und elektronischen Schalt-,
Meß-, Steuer- und Regelkreisen.
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Mit
induktiven Näherungsschaltern wird indiziert, ob sich ein
elektrisch leitendes, in der Regel ein metallisches Beeinflussungselement,
nachfolgend stets Target genannt, dem Näherungsschalter
hinreichend weit genähert hat. Hat sich das Target dem
induktiven Näherungsschalter hinreichend weit genähert,
so wird ein zu der Auswerteschaltung gehörender elektronischer
Schalter umgesteuert; bei einem als Schließer ausgeführten
Näherungsschalter wird der vorher nichtleitende elektronische
Schalter nunmehr leitend, während bei einem als Öffner
ausgeführten Näherungsschalter der vorher leitende
elektronische Schalter nunmehr sperrt.
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Es
gibt nun induktive Näherungsschalter unterschiedlicher
Art.
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Bei
einer ersten Art von induktiven Näherungsschaltern gehört
zu diesen ein Oszillator. Dann gilt, daß Teil des Oszillators
eine Empfangsspule ist oder der Oszillator – mit seinem
"Eingang" – an eine Empfangsspule angeschlossen ist und
daß der Oszillator Teil der Auswerteschaltung ist oder
die Auswerteschaltung an den Ausgang des Oszillators angeschlossen
ist. Zu den induktiven Näherungsschalter der ersten Art,
zu denen ein Oszillator gehört, gilt für den Oszillator,
solange das Target einen vorgegebenen Abstand zum induktiven Näherungsschalter noch
nicht erreicht hat, K × V = 1 mit K = Rückkopplungsfaktor
und V = Verstärkungsfaktor des Oszillators; d. h. der Oszillator
schwingt. Erreicht das Target den vorgegebenen Abstand, so führt
dies in der Regel zu einer Verringerung des Rückkopplungsfaktors K
und des Verstärkungsfaktors V, so daß K × V < 1 wird; d. h. die
Schwingungen des Oszillators klingen ab bzw. der Oszillator hört
auf zu schwingen. Abhängig vom Zustand des Oszillators
bzw. der Amplitude der Ausgangsspannung des Oszillators wird ein
zu der Auswerteschaltung gehörender elektronischer Schalter
gesteuert.
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Bei
den beschriebenen induktiven Näherungsschaltern erster
Art wird zur Erfassung der Annährung eines Targets das
sogenannte Wirbelstromverfahren angewendet, bei dem Wirbelstromverluste ausgewertet
werden, die dann entstehen, wenn ein Target in das vom induktiven
Näherungsschalter ausgehende elektromagnetische Wechselfeld
eingebracht wird.
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Das
Wirbelstromverfahren ist mit dem beachtlichen Nachteil verbunden,
daß der Schaltabstand des induktiven Näherungsschalters
abhängig ist vom Material des Targets; bezieht man sich
auf den Schaltabstand eines induktiven Näherungsschalters
für ein ferromagnetisches Target, so beträgt der
Schaltabstand des gleichen induktiven Näherungsschalters
für ein nicht-ferromagnetisches Target z. B. nur etwa 50%.
Bezogen auf den Schaltabstand, den ein bestimmter induktiver Näherungsschalter
für ein ferromagnetisches Target hat, muß also
für nicht-ferromagnetische Targets mit einem sogenannten
Korrekturfaktor gearbeitet werden.
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Bei
induktiven Näherungsschaltern in Abhängigkeit
vom Material des Targets mit einem Korrekturfaktor arbeiten zu müssen,
ist schon vor vielen Jahren als nachteilig erkannt worden. Folglich
hat sich die Fachwelt auch schon umfangreich mit dem Problem befaßt,
einen induktiven Näherungsschalter so auszugestalten, daß er
einen Korrekturfaktor von 1 aufweist, das heißt also, daß eine
Korrektur nicht erforderlich ist (vgl. die deutschen Offenlegungs-, Auslege-
bzw. Patentschriften
32 25 193 ,
37 14 433 ,
38 14 131 ,
38 40 532 ,
39 12 946 ,
39 16 916 ,
40 21 164 ,
40 31 252 ,
43 30 140 und
197 40 774 ).
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Bei
einer zweiten Art von induktiven Näherungsschaltern ist
ein Oszillator nicht unbedingt erforderlich. Bei diesen induktiven
Näherungsschaltern wird die durch das Target erreichbare
Beeinflussung einer Empfangsspule – durch die an die Empfangsspule
angeschlossene Auswerteschaltung – in anderer Weise ausgewertet.
Dabei wird in eine Sendespule ein Wechselstrom einspeist. Ein Teil
des dadurch entstehenden elektromagnetischen Wechselfeldes durchdringt
die Empfangsspule und induziert in ihr eine vom Beeinflussungsabstand
des Targets abhängige Spannung. Im einfachsten Fall ist
an die Empfangsspule – als eingangsseitiger Teil der Auswerteschaltung – ein
Schwellwertschalter angeschlossen, der darauf anspricht, ob die
an der Empfangsspule anstehende Spannung unterhalb oder oberhalb
eines vorgegebenen Schwellwertes liegt; die an der Empfangsspule
anstehende Spannung wird dabei mit Indikatorspannung bezeichnet,
weil die Empfangsspule der eigentliche Indikator dafür
ist, ob der induktive Näherungsschalter durch das Target
signifikant beeinflußt ist oder nicht. Statt eines einfachen Schwellwertschalters
kann die Auswerteschaltung eingangsseitig auch einen Verstärker,
einen Demodulator, einen Schwellwertschalter und einen zusätzlichen
Schaltverstärker aufweisen.
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Bei
den induktiven Näherungsschaltern der zuletzt beschriebenen
Art wird zur Erfassung der Annäherung eines Targets also
nicht das weiter oben beschriebene Wirbelstromverfahren angewendet, vielmehr
wird das beschriebene sogenannte Transformatorverfahren angewendet,
bei dem das Target die magnetische Kopplung zwischen der Sendespule und
der Empfangsspule und damit die Größe der in der
Empfangsspule induzierten Spannung beeinflußt.
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Bei
dem eingangs konkret beschriebenen induktiven Näherungsschalter,
der unter anderem aus den
deutschen
Offenlegungsschriften 198 34 071 und
100 12 830 bekannt ist,
der also neben der Sendespule zwei symmetrisch zur Sendespule angeordnete,
gegensinnig in Reihe geschaltete Empfangsspulen aufweist, wird das
Transformatorverfahren in einer besonderen Ausgestaltung angewendet,
nachfolgend als Transformatordifferenzverfahren bezeichnet. Dabei
werden in den beiden Empfangsspulen Spannungen induziert, die eine
entgegengesetzte Polarität haben. Die Reihenschaltung der
beiden Empfangsspulen führt dann dazu, daß die
resultierende Spannung an der Reihenschaltung der beiden Empfangsspulen
Null ist, wenn die in den beiden Empfangs spulen induzierten Spannungen
exakt dem Betrag nach gleich und exakt gegenphasig sind.
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Induktive
Näherungsschalter der Art, von der die Erfindung ausgeht
und die erfindungsgemäß ausgestaltet und weitergebildet
werden sollen, sind nun so aufgebaut, daß im unbeeinflußten
Zustand die resultierende Spannung an der Reihenschaltung der beiden
Empfangsspulen nicht Null ist, sondern sehr klein ist, z. B. 5 mV
beträgt. Man wählt für den unbeeinflußten
Zustand des in Rede stehenden induktiven Näherungsschalters
eine von Null abweichende resultierende Spannung an der Reihenschaltung
der beiden Empfangsspulen, weil die bei einer Beeinflussung des
induktiven Näherungsschalters auftretende Abweichung der
resultierenden Spannung von der Auswerteschaltung dann besser erfaßt
und verarbeitet werden kann, wenn der Ausgangswert für
den unbeeinflußten Näherungsschalter ungleich
Null ist.
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Nähert
sich einem induktiven Näherungsschalter der zuvor beschriebenen
Art ein Target, so wird dadurch die magnetische Kopplung zwischen der
Sendespule einerseits und den Empfangsspulen andererseits unsymmetrisch
beeinflußt. Das hat dann zur Folge, daß in den
beiden Empfangsspulen Spannungen induziert werden, die nicht mehr
entgegengesetzt gleich sind, so daß an der Reihenschaltung
der beiden Empfangsspulen resultierend eine Spannung entsteht, die
von der Spannung abweicht, die bei unbeeinflußtem Näherungsschalter
entsteht. Übersteigt diese Spannung einen vorgegebenen Schwellwert,
so wird das als Signal "Näherungsschalter beeinflußt"
ausgewertet.
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Zusätzlich
zu dem beschriebenen Problem der Notwendigkeit eines Korrekturfaktors
gibt es bei induktiven Näherungsschaltern weitere Kriterien,
die wesentlich sein können:
- a) Induktive
Näherungsschalter sollen bei vorgegebener Baugröße
häufig einen relativ großen Schaltabstand haben.
- b) Der Schaltabstand, für den induktive Näherungsschalter
ausgelegt sind, soll weitgehend stabil sein, insbesondere soweit
wie möglich temperaturunabhängig sein.
- c) In verschiedenen Anwendungsbereichen, z. B. in der Lebensmittelindustrie,
werden sogenannte Ganzmetallschalter benötigt, das heißt
induktive Näherungsschalter, die ein aus Metall, vorzugsweise
aus Edelstahl bestehendes Gehäuse aufweisen, weil bei einem
aus Kunststoff bestehenden Gehäuse eine Permeation nicht
hinreichend sicher verhindert ist bzw. verhindert werden kann.
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Eingangs
ist gesagt worden, daß die Erfindung einen induktiven Näherungsschalter
mit einem zumindest teilweise aus Metall bestehenden Gehäuse
betrifft. Damit ist gemeint, daß Gegenstand der Erfindung
sowohl solche induktiven Näherungsschalter sind, deren
Gehäuse nur an der Beeinflussungsseite aus Metall bestehen,
die also einen metallischen Deckel oder eine metallische Kappe aufweisen,
während das Gehäuse im übrigen aus Kunststoff
besteht, daß Gegenstand der Erfindung aber auch solche
induktiven Näherungsschalter sind, deren Gehäuse insgesamt
aus Metall besteht, die üblicherweise als Ganzmetallschalter
bezeichnet werden.
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Ausgehend
von dem zuvor im geschilderten Stand der Technik liegt einem älteren
Vorschlag, nämlich der Lehre der Patentanmeldung 10 2006
040 550.1, die am 30. August 2006 unter Beanspruchung der Priorität
der Patentanmeldung 10 2005 041 456.7 vom 31. August 2005 durchgeführt
worden ist, die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen induktiven
Näherungsschalter so auszugestalten und weiterzubilden,
daß die zuvor aufgezeigten Kriterien "Korrekturfaktor 1
oder nahezu 1", "relativ großer Schaltabstand bei vorgegebener
Baugröße" oder/und "Stabilität des Schaltpunktes,
insbesondere weitgehende Temperaturunabhängigkeit des Schaltpunktes"
realisiert sind. Dazu ist gemäß dem älteren Vorschlag
zunächst und im wesentlichen vorgesehen, daß an
der der Beeinflussungsseite entgegengesetzten Rückseite
der Empfangsspulen ein Vorbedämpfungselement vorgesehen
ist und die Vorbedämpfungseigenschaften des Vorbedämpfungselements
den Vorbedämpfungseigenschaften des Gehäuses an
der Beeinflussungsseite zumindest annähernd entsprechen.
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Im übrigen
enthält die ältere Patentanmeldung 10 2006 040
550.1 – insbesondere in den Patentansprüchen 7
bis 9 und 11 bis 25, aber auch in der Beschreibung und in den Zeichnungen – eine Vielzahl
von Merkmalen, die bei einem induktiven Näherungsschalter
auch dann angewendet werden können, wenn die primäre
Lehre der Patentanmeldung 10 2006 040 550.1 nicht verwirklicht ist,
wenn also das im einzelnen zuvor beschriebene Vorbedämpfungselement
nicht vorgesehen ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs
beschriebenen induktiven Näherungsschalter weiter zu verbessern,
insbesondere – aber nicht nur – in bezug auf die
Kriterien "Korrekturfaktor 1 oder nahezu 1", "relativ großer
Schaltabstand bei vorgegebener Baugröße" und "Stabilität des
Schaltpunktes, insbesondere weitgehende Temperaturunabhängigkeit
des Schaltpunktes".
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Der
erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter
ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendespule bzw. die Sendespulen konzentrisch zu
den Empfangsspulen angeordnet ist bzw. sind und daß der
Innendurchmesser der außen liegenden Sendespule bzw. Sendespulen
größer ist als der Außendurchmesser der innen
liegenden Empfangsspulen oder der Innendurchmesser der außen
liegenden Empfangsspulen größer ist als der Außendurchmesser
der innen liegenden Sendespule bzw. Sendespulen.
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Eingangs
ist ausgeführt, daß die Erfindung einen induktiven
Näherungsschalter betrifft mit mindestens einer Sendespule
und mit vorzugsweise symmetrisch zur Sendespule angeordneten Empfangsspulen.
Die Erfindung betrifft also auch einen induktiven Näherungssschalter
mit einer Sendespule und einer Empfangsspule, einen induktiven Näherungsschalter
mit einer Sendespule und zwei Empfanagsspulen, einen induktiven
Näherungsschalter mit zwei Sendespulen und einer Empfangsspule
sowie einen induktiven Näherungsschalter mit zwei Sendespulen
und zwei Empfangsspulen. Während die in Rede stehenden
induktiven Näherungsschalter ohne weiteres eine Sendespule
oder zwei Sendespulen haben können, sind sie jedoch vorzugsweise
mit zwei Empfangsspulen versehen. Unter Berücksichtigung dessen,
was eingangs ausgeführt ist, gehören also zur
Erfindung sowohl induktive Näherungsschalter, die nach
dem Transformatorverfahren arbeiten, als auch induktive Näherungsschalter,
die nach dem Transformatordifferenzverfahren arbeiten, wobei vorzugsweise
das Transformatordifferenzverfahren angewendet wird. Folglich werden
im folgenden vor allem Ausführungsformen induktiver Näherungsschalter
beschrieben, die zwei Empfangsspulen aufweisen.
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Aus
dem, was zuvor in bezug auf den erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter ausgeführt worden
ist, folgt, daß sowohl Ausführungsformen mit einer
außen liegenden Sendespule bzw. mit außen liegenden
Sendespulen und innen liegenden Empfangsspulen als auch Ausführungsformen
mit außen liegenden Empfangsspulen und einer innen liegenden
Sendespule oder innen liegenden Sendespulen möglich sind.
Bei der ersten Ausführungsform umgibt die Sendespule bzw.
umgeben die Sendespulen die innerhalb der Sendespule bzw. der Sendespulen
liegenden Empfangsspulen, während bei der zweiten Ausführungsform
die Empfangsspulen die innerhalb der Empfangsspulen angeordnete
bzw. die innerhalb der Empfangsspulen angeordneten Sendespulen umgeben.
Sowohl bei der einen wie auch bei der anderen Ausführungsform
sind die Sendespule bzw. die Sendespulen einerseits und die Empfangsspulen
andererseits konzentrisch zueinander angeordnet.
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Bei
dem erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter
kann das Gehäuse in für sich bekannter Weise ausgeführt
sein. Es kann also – bis auf einen Anschlußstopfen
oder dergleichen – einstückig ausgeführt
sein und dabei – wiederum gegebenenfalls bis auf einen
Anschlußstopfen – aus unmagnetischem Edelstahl
oder aus Kunststoff, vorzugsweise jedoch aus unmagnetischem Edelstahl
bestehen. Das Gehäuse ist jedoch vorzugsweise mehrstückig ausgeführt,
weist nämlich jedenfalls einen Gehäusemantel und
einen stirnseitig vorgesehenen Gehäusedeckel auf. Dabei
können der Gehäusemantel und der Gehäusedeckel
aus dem gleichen Material bestehen, nämlich, wie bei der
einstückigen Ausführung aus unmagnetischem Edelstahl
oder aus Kunststoff, vorzugsweise jedoch auch hier aus unmagnetischem Edelstahl.
Die mehrstückige Ausführung des Gehäuses
hat jedoch den Vorteil, daß für den Gehäusemantel
einerseits und für den Gehäusedeckel andererseits
verschiedene Materialien verwendet werden können. So kann,
je nach dem Umfeld, in dem der erfindungsgemäße
induktive Näherungsschalter eingesetzt werden soll, der
Gehäusemantel aus unmagnetischem Edelstahl und der Gehäusedeckel
aus Kunststoff oder aus Keramik bestehen, oder es kann der Gehäusemantel
aus Kunststoff und der Gehäusedeckel aus unmagnetischem
Edelstahl bestehen.
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Zu
dem erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter
gehört bzw. gehören vorzugsweise ein ferromagnetischer
Schalenkern bzw. ferromagnetische Schalenkerne. Dazu, wie insoweit
der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter
ergänzend ausgestaltet sein kann, wird auf den Offenbarungsgehalt
der Patentanmeldung 10 2006 040 550.1 verwiesen, insbesondere auf
die Patentansprüche 11 bis 17 sowie auf die 2, 3 und 4 und
die zugehörige Beschreibung, Seite 12, vorletzter Absatz
bis Seite 13, vorletzter Absatz.
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Wenn
und soweit zuvor ausgeführt worden ist, daß bei
dem erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter
das Gehäuse bzw. der Gehäusemantel oder/und der
Gehäusedeckel aus unmagnetischem Edelstahl bestehen sollen,
so kommt es vor allem darauf an, daß das verwendete Material
einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat, nämlich
einen spezifischen elektrischen Widerstand, der größer
als 0,16 Ohm und kleiner als 4,0 Ohm ist, vorzugsweise größer
als 0,8 Ohm und kleiner als 2,5 Ohm ist, bezogen auf Quadratmillimeter und
Meter.
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Für
konstante und reproduzierbare Werte, insbesondere des Schaltabstandes,
ist es bei den erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschaltern wichtig,
daß die räumliche Anordnung der Sendespule bzw.
der Sendespulen einerseits und der Empfangsspulen andererseits relativ
zum Gehäuse, insbesondere relativ zum Gehäusedeckel
sowie die räumliche Zuordnung der Sendespule bzw. der Sendespulen
zu den Empfangsspulen genau vorgegeben ist und dauerhaft beibehalten
wird.
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Aus
dem zuvor dargelegten Grund ist zunächst eine bevorzugte
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalters weiter dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel und
dem dem Gehäusedeckel nahen Ende der Sendespule einerseits
sowie der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel und dem dem
Gehäusedeckel nahen Ende der dem Gehäusedeckel
nahen Empfangsspule andererseits gleich ist.
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Bisher
sind vor allem funktionsnotwendige Bauteile des erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalters sowie deren vorzugsweise
Ausführung sowie Anordnung und Zuordnung zueinander beschrieben
worden, Nunmehr sollen Bauteile beschrieben werden, die zwar nicht
funktionsnotwendig sind, die je doch den erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter weiter verbessern.
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Wie
weiter oben ausgeführt, gehört zur Lehre der Erfindung,
daß der Innendurchmesser der außen liegenden Sendespule
bzw. Sendespulen größer ist als der Außendurchmesser
der innen liegenden Empfangsspulen oder der Innendurchmesser der
außen liegenden Empfangsspulen größer
ist als der Außendurchmesser der innen liegenden Sendespule bzw.
Sendespulen. Um insoweit genau definierte Verhältnisse
realisieren zu können, empfiehlt es sich, zwischen der
außen liegenden Sendespule bzw. den außen liegenden
Sendespulen einerseits und den innen liegenden Empfangsspulen andererseits
oder zwischen den außen liegenden Empfangsspulen einerseits
und der innen liegenden Sendespule bzw. den innen liegenden Sendespulen
andererseits Abstandshalter vorzusehen. Diese Abstandshalter können
dann, wenn bei den erfindungsgemäßen induktiven
Näherungsschaltern ferromagnetische Schalenkerne vorgesehen
sind, die Mäntel der Schalenkerne sein. Als Abstandshalter
können jedoch auch separate Bauteile vorgesehen sein, und
zwar auch dann, wenn ferromagnetische Schalenkerne vorgesehen sind.
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Auch
empfiehlt es sich, bei dem erfindungsgemäßen induktiven
Näherungsschalter zwischen dem Gehäusedeckel und
dem dem Gehäusedeckel nahen Ende der Sendespule oder zwischen
dem dem Gehäusedeckel nahen Ende der dem Gehäusedeckel
nahen Empfangsspule einen Abstandshalter vorzusehen. Dadurch kann
dann auch die bevorzugte Ausführungsform besonders einfach
realisiert werden, bei der der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel
und dem dem Gehäusedeckel nahen Ende der Sendespule einerseits
sowie der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel und dem dem
Gehäusedeckel nahen Ende der dem Gehäusedeckel
nahen Empfangsspule andererseits gleich ist.
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Wie
eingangs ausgeführt, soll der erfindungsgemäße
induktive Näherungsschalter durch ein sich dem Näherungsschalter
näherndes Target beeinflußbar sein, und zwar vor
allem durch ein Target, das sich dem Beeinflussungsende des induktiven
Näherungsschalters bzw. der entsprechenden Stirnseite nähert.
Der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter
soll also gleichsam nur von vorne beeinflußbar sein, demgegenüber
nicht oder kaum seitlich beeinflußbar sein. Deshalb ist
eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs gemäßen
induktiven Näherungsschalters weiter dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Gehäusemantel einerseits und
der außen liegenden Sendespule bzw. den außen
liegenden Sendespulen oder den außen liegenden Empfangsspulen
andererseits ein vorzugsweise mantelförmiges Abschirmelement
vorgesehen ist. Dieses Abschirmelement besteht vorzugsweise aus
einem elektrische gut leitenden Material, insbesondere aus Kupfer.
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In
der Patentanmeldung 10 2006 040 550 enthält der Patentanspruch
20 vorzugsweise zu verwendende Sendefrequenzen der Sendespule bzw. der
Sendespulen, und zwar abhängig von den üblichen
Baugrößen der induktiven Näherungsschalter; danach
sollen die Sendefrequenzen bei der Baugröße M
12 zwischen 100 kHz und 150 kHz, insbesondere bei etwa 120 kHz,
bei der Baugröße M 18 zwischen 60 kHz und 100
kHz, insbesondere bei etwa 80 kHz, und bei der Baugröße
M 30 zwischen 20 kHz und 30 kHz, insbesondere bei etwa 25 kHz, liegen. Das
läßt sich dahingehend verallgemeinern, daß bei den
erfindungsgemäßen Näherungsschaltern
die Sendefrequenz der Sendespule bzw. der Sendespulen vorzugsweise
zwischen 20 kHz und 450 kHz liegen sollte.
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Die
Patentanmeldung 10 2006 040 550.1 enthält auch Lehren dahingehend,
wie Unsymmetrien der magnetischen Kopplung zwischen der Sendespule
bzw. den Sendespulen einerseits und den Empfangsspulen andererseits
kompensiert werden können (Patentanspruch 21), wie die
Sendespule bzw. die Sendespulen gespeist werden können
(Patentansprüche 22, 23 und 24) und wie die Auswerteschaltung
aufgebaut sein kann (Patentanspruch 25). Diese Lehren können
auch und ohne weiteres bei dem erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter angewendet werden. Folglich
wird der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche 21 bis
25, der 5 (mit den 5a und 5b), der 6 (mit den 6a und 6b)
und der 7 (mit den 7a und 7b) und die zugehörige Beschreibung,
Seite 14, zweiter Absatz, bis Seite 15, ausdrücklich auch
zum Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung gemacht.
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Im
einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter auszugestalten und weiterzubilden. Solche
Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich, wie bereits ausgeführt,
aus dem gesamten Offenbarungsgehalt der Patentanmeldung 10 2006 040
550.1 sowie aus den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen
und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer induktiver Näherungsschalter
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt, jeweils
schematisch,
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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4 ein
viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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5 ein
fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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6 ein
sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter,
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7 ein
siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter und
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8 ein
achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalters.
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Der
erfindungsgemäße, in den Figuren jeweils nur schematisch
dargestellte induktive Näherungsschalter besteht zunächst
aus einem Gehäuse 1, aus zwei Sendespulen 2, 3 oder
einer Sendespule 2 aus zwei Empfangsspulen 4, 5 oder
einer Empfangsspule 4 und aus einer an die Empfangsspulen 4, 5 bzw.
an die Empfangsspule 4 angeschlossenen, nicht dargestellten
Auswerteschaltung.
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In
den Ausführungsbeispielen nach den 1, 2, 3, 6 und 8 sind
jeweils zwei Sendespulen 2, 3 vorgesehen. In den
Ausführungsbeispielen nach den 1, 2, 3, 5, 6 und 8 sind
jeweils zwei Empfangsspulen 4, 5 vorgesehen, die
gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Die Ausführungsbeispiele
mit zwei gegensinnig in Reihe geschalteten Empfangsspulen 4, 5 arbeiten
nach dem Transformatordifferenzverfahren. In den Ausführungsbeispielen
nach den 4 und 7 ist nur
eine Empfangsspule 4 vorgesehen. Diese Ausführungsbeispiele
arbeiten nach dem Transformatorverfahren.
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Erfindungsgemäß gilt,
und zwar für alle Ausführungsbeispiele, daß die
Sendespulen 2, 3 bzw. die Sendespule 2 konzentrisch
zu den Empfangsspulen 4, 5 bzw. zu der Empfangsspule 4 angeordnet
sind bzw. ist und daß der Innendurchmesser der außen liegenden
Sendespulen 2, 3 bzw. der außen liegenden
Sendespule 2 größer ist als der Außendurchmesser
der innen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw. der
innen liegenden Empfangsspule 4 oder der Innendurchmesser
der außen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw.
der außen liegenden Empfangsspule 4 größer
ist als der Außendurchmesser der innen liegenden Sendespulen 4, 5 bzw.
der innen liegenden Sendespule 4.
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In
den Figuren ist von den erfindungsgemäßen induktiven
Näherungsschaltern immer nur ein Teil dargestellt, und
zwar ein Teil des Gehäuses 1, nämlich
der Teil des Gehäuses 1, in den die Sendespulen 2, 3 bzw.
die Sendespule 2 und die Empfangsspulen 4, 5 bzw.
die Empfangsspule 4 vorgesehen sind. Es handelt sich jeweils
um den beeinflussungsseitigen Teil der erfindungsgemäßen
Näherungsschalter. Nicht dargestellt sind die Bauteile
bzw. Bauelemente, die darüber hinaus zu dem erfindungsgemäßen
Näherungsschalter gehören, nicht dargestellt ist
insbesondere auch, wie bereits ausgeführt, die an die Empfangsspulen 4, 5 bzw.
an die Empfangsspule 4 angeschlossene Auswerteschaltung. Da
nur, wie zuvor ausgeführt, das beeinflussungsseitige Ende
der erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter
dargestellt ist, ist insbesondere auch nicht das gegenüberliegende
Ende dargestellt, bei dem üblicherweise ein Anschlußstopfen
od. dgl. vorgesehen ist, durch den eine elektrische Leitung geführt
sein kann oder in dem eine elektrische Leitung angeschlossen werden
kann.
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Im übrigen
gilt für alle dargestellten Ausführungsbeispiele,
wenn man den Anschlußstopfen od. dgl. unberücksichtigt
läßt, daß das Gehäuse 1,
zweistückig ausgeführt ist, nämlich einen
Gehäusemantel 6 und einen stirnseitig vorgesehenen
Gehäusedeckel 7 aufweist. Teilweise bestehen der
Gehäusemantel 6 und der Gehäusedeckel 7 aus
dem gleichen Material, vorzugsweise aus unmagnetischem Edelstahl,
insbesondere aus dem VA-Stahl 1.4404. Teilweise besteht der Gehäusemantel 6 aus
unmagnetischem Edelstahl und der Gehäusedeckel 7 aus
Kunststoff oder aus Keramik, teilweise besteht der Gehäusemantel 6 aus
Kunststoff und der Gehäusedeckel 7 aus unmagnetischem
Edelstahl. Jedenfalls ist insoweit, als Metall als Material verwendet
worden ist, ein solches für das Gehäuse 1 bzw.
für den Gehäusemantel 6 oder/und den
Gehäusedeckel 7 verwendet, das einen relativ hohen
spezifischen elektrischen Widerstand hat, nämlich einen
spezifischen elektrischen Widerstand, der größer
ist als 0,16 Ohm und kleiner als 4,0 Ohm, vorzugsweise größer
ist als 0,8 Ohm und kleiner als 2,5 Ohm, bezogen auf Quadratmillimeter
und Meter.
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In
allen Ausführungsbeispielen weisen die erfindungsgemäßen
induktiven Näherungsschalter zusätzlich zu den
bisher beschriebenen Bauteilen Gehäuse 1 mit Gehäusemantel 6 und
Gehäusedeckel 7, Sendespulen 2, 3 bzw.
Sendespule 2 und Empfangsspulen 4, 5 bzw.
Empfangsspule 4 noch Bauteile auf, die den magnetischen
Fluß leiten bzw. bündeln bzw. konzentrieren. Das
ist in den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 ein
Doppel-Schalenkern 9, ein- oder zweistückig ausgeführt, im
Ausführungsbeispiel nach 3 ein Schalenkern 10,
das sind in den Ausführungsbeispielen nach den 4 und 5 ein
inneres Flußleitstück 11 und ein äußeres
Flußleitstück 12, das ist im Ausführungsbeispiel
nach 6 wieder ein Schalenkern 10 und im Ausführungsbeispiel
nach 7 wieder ein Doppel-Schalenkern 9, und
das ist im Ausführungsbeispiel nach 8 ein Schalenkern 13 mit
zwei Wickelräumen.
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In
den Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer
induktiver Näherungsschalter nach den 1, 6 und 8 ist
der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel 7 und dem
dem Gehäusedeckel 7 nahen Ende der Sendespule 2 einerseits
sowie der Abstand zwischen dem Gehäusedeckel 7 und
dem dem Gehäusedeckel 7 nahen Ende der dem Gehäusedeckel 7 nahen
Empfangsspule 4 andererseits jeweils gleich.
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Im übrigen
ist in den Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer
induktiver Näherungsschalter, die in den 1 bis 4 und 6 bis 8 dargestellt
sind, zwischen dem Gehäusedeckel 7 einerseits
und dem dem Gehäusedeckel 7 nahen Ende der Sendespule 2 und
dem dem Gehäusedeckel 7 nahen Ende der dem Gehäusedeckel 7 nahen
Empfangsspule 4 andererseits ein Abstandshalter 14 vorgesehen.
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Erfindungsgemäß gilt,
wie bereits ausgeführt, daß die Sendespulen 2, 3 bzw.
die Sendespule 2 konzentrisch zu den Empfangsspulen 4, 5 bzw.
zu der Empfangsspule 4 angeordnet sind bzw. ist und daß der
Innendurchmesser der außen liegenden Sendespulen 2, 3 bzw.
der außen liegenden Sendespule 2 größer
ist als der Außendurchmesser der innen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw.
der innen liegenden Empfangsspule 4 oder, bei anderen Ausführungsbeispielen,
der Innendurchmesser der außen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw.
der außen liegenden Empfangsspule 4 größer
ist als der Außendurchmesser der innen liegenden Sendespulen 4, 5 bzw.
der innen liegenden Sendespule 4. Um insoweit genau definierte
Verhältnisse realisieren zu können, ist zwischen
den außen liegenden Sendespulen 2, 3 bzw.
der außen liegenden Sendespule 2 einerseits und
den innen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw. der
innen liegenden Empfangsspule 4 andererseits oder zwischen
den außen liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw.
der außen liegenden Empfangsspule 4 einerseits
und den innen liegenden Sendespulen 2, 3 bzw.
der innen liegenden Sendespule 2 andererseits ein Abstandshalter 8 vorgesehen.
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Schließlich
gilt für alle dargestellten Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer induktiver Näherungsschalter,
daß zwischen dem Gehäusemantel 6 einerseits
und den außen liegenden Sendespulen 2, 3 bzw.
der außen liegenden Sendespule 2 oder den außen
liegenden Empfangsspulen 4, 5 bzw. der außen
liegenden Empfangsspule 4 andererseits ein mantelförmiges
Abschirmelement 15 vorgesehen ist, das aus einem elektrisch
gut leitenden Material besteht, insbesondere aus Kupfer.
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Alle
offenbarten Merkmale sind auch für sich erfindungswesentlich,
auch losgelöst von den Merkmalen, die zunächst
als wesentliche Lehre der Erfindung dargestellt sind. In die Offenbarung
dieser Patentanmeldung wird hiermit ausdrücklich auch der Offenbarungsgehalt
der Patentanmeldung 10 2006 040 550.1 voll inhaltlich mit einbezogen,
auch zu dem Zweck, Merkmale aus dieser Patentanmeldung in Patentansprüche
der vorliegenden Patentanmeldung aufnehmen zu können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3225193 [0008]
- - DE 3714433 [0008]
- - DE 3814131 [0008]
- - DE 3840532 [0008]
- - DE 3912946 [0008]
- - DE 3916916 [0008]
- - DE 4021164 [0008]
- - DE 4031252 [0008]
- - DE 4330140 [0008]
- - DE 19740774 [0008]
- - DE 19834071 A [0011]
- - DE 10012830 A [0011]