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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 Näherungsschaltern 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.
DE 32 25 193 A1 ,
DE 37 14 433 C1 ,
DE 38 14 131 A1 ,
DE 38 40 532 A1 ,
DE 39 12 946 A1 ,
DE 39 19 916 A1 ,
DE 40 21 164 C1 ,
DE 40 31 252 C1 ,
DE 43 30 140 A1 und
DE 197 40 774 A1 ).
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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 der
DE 198 34 071 A1 , der
DE 100 12 830 A1 oder der
DE 10 2006 011 483 A1 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 Empfangsspulen 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
DE 10 2006 040 550 A1 , 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
DE 10 2006 040 550 A1 eine Vielzahl von Merkmalen, die bei einem induktiven Näherungsschalter auch dann angewendet werden können, wenn die primäre Lehre der
DE 10 2006 040 550 A1 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 mehrstükkige 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 die
DE 10 2006 040 550 A1 verwiesen.
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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 jedoch 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, sind erfindungsgemäß 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 vorgesehen. Diese Abstandshalter können dann, wenn bei den erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschaltern ferromagnetische Schalenkerne vorgesehen sind, die Mäntel der Schalenkerne sein. Als Abstandshalter sind jedoch erfindungsgemäß separate Bauteile vorgesehen, 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 erfindungsgemäßen 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
DE 10 2006 040 550 A1 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
DE 10 2006 040 550 A1 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.
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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
DE 10 2006 040 550 A1 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, 5 und 7 sind jeweils zwei Sendespulen 2, 3 vorgesehen. In den Ausführungsbeispielen nach den 1, 2, 3, 4, 5 und 7 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 6 und 8 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, zweistükkig 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
DE 10 2006 040 550 A1 voll inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale aus dieser Patentanmeldung in Patentansprüche der vorliegenden Patentanmeldung aufnehmen zu können.
