DE102011075970B4

DE102011075970B4 - Induktiver Näherungsschalter

Info

Publication number: DE102011075970B4
Application number: DE201110075970
Authority: DE
Inventors: Alexander Schilles; Harald Geiger; Wolfgang Heinrich
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: DE102011075970A1

Abstract

Induktiver Näherungsschalter mit einem Ganzmetallgehäuse (1) und einem an der Gehäusewand vorgesehenen Anzeigeelement (2) zur Anzeige des Schaltzustandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand im Bereich des Anzeigeelementes (2) eine Vielzahl von Mikrobohrungen (3) mit einem Durchmesser kleiner 100 μm aufweist, durch die das Licht einer im Inneren des Gerätes befindlichen LED (4) von außen sichtbar wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Näherungsschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Induktive Näherungsschalter sind seit langen bekannt und werden in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik eingesetzt. Sie werden u. a. auch von der Patentenmelderin in verschiedenen Bauformen hergestellt und vertrieben.
Bei Näherungsschaltern nach der Norm DIN EN 60947-5-2 erfolgt die Anzeige des Schaltzustandes meist durch eine gelbe LED.
Die DE9200770U1 zeigt einen Näherungsschalter mit einem zylindrischen Metallgehäuse. Die Schaltzustandsanzeige erfolgt durch eine im Innenraum befindliche Leuchtdiode, deren Licht über einen lichtleitenden Steckereinsatz und darüber liegende Gehäuseöffnungen von nach außen sichtbar wird.
Aus der EP0936738A1 ist ein induktiver Ganzmetallschalter ohne Anzeigeelement bekannt.
Die US6617845B1 zeigt ebenfalls einen induktiven Näherungsschalter in einem zylindrischen Metallgehäuse. Im Inneren befinden sich Leuchtdioden, deren Licht durch mit Linsen versehene Öffnungen nach außen gelangt.
Die WO2011/028366A1 zeigt eine hinterleuchtete induktive Bedientaste. Über der Taste befinden sich eine Zwischenschicht und eine notwendigerweise transparente Deckschicht. Die Zwischenschicht ist entweder auch transparent oder wird durch Öffnungen zumindest teilweise transparent.
Die DE10011529A1 offenbart einen induktiven Hochtemperaturfließfrontsensor ohne optisches Anzeigeelement.
Die DE10108350C1 zeigt einen induktiven Näherungsschalter mit Anzeige-LED.
Die LED ist von einem Isolationsteil aus transparentem Kunststoff umgeben.
Das Licht gelangt über eine Sichtbohrung im Gehäuse nach außen.
Problematisch bei dem genannten Stand der Technik ist die Schaffung eines transparenten Gehäuseabschnitts, um die Sichtbarkeit der LED bei gleichzeitiger Stabilität und Dichtigkeit des Gehäuses zu gewährleisten.
Um diese Probleme zu vermeiden, wurde auf durchscheinende Gehäuse bzw. Gehäuseabschnitte zurückgegriffen. Die DE10227081A1 zeigt einen Sensor mit einem durchsichtigen bzw. durchscheinenden Kunststoffgehäuse.
In rauen Industrieumgebungen werden jedoch zunehmend induktive Näherungsschalter im Ganzmetallgehäuse eingesetzt. Für eine LED-Anzeige sind hier notwendigerweise Gehäuseöffnungen erforderlich.
Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass diese vergleichsweise großflächigen meist mit Kunststoff gefüllten Öffnungen im Industrieeinsatz insbesondere durch die in der Lebensmittelindustrie erforderliche häufige Reinigung mit heißem Wasser oder Dampf oftmals unter Verwendung von Reinigungsmitteln angegriffen werden, bzw. die Geräte sogar undicht werden.
Neben den ästhetischen Gesichtspunkten führt die „Erblindung” der Oberflächen auch zu einer Verschlechterung der Erkennbarkeit der optischen Anzeige.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen wasserdichten induktiven Näherungsschalter in einem stabilen Ganzmetallgehäuse mit einer gut sichtbaren Schaltzustandsanzeige anzugeben. Die bevorzugte Ausführung soll ein zylindrisches Ganzmetallgehäuse mit einem Durchmesser von 18 mm sein.
Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, das metallische Gehäuse des Näherungsschalters an den für die Anzeigeelemente vorgesehenen Stellen mit Mikrobohrungen zu versehen. Durchmesser und Abstand der Mikrobohrungen werden so gewählt, dass bei ausreichender Stabilität eine hohe Lichtdurchlässigkeit erzielt wird. In einer bevorzugten Ausführung weisen die Mikrobohrungen einen Durchmesser von 50 Mikrometern auf und befinden sich in einem Abstand 200 Mikrometern. So sind sie bei ausgeschalteter LED mit bloßem Auge nicht sichtbar.
Vorteilhaft ist neben den ästhetischen Gesichtspunkten die Verbesserung der elektrischen Abschirmung in beide Richtungen. Außerdem kann bei geeigneter Anordnung der Mikrobohrungen die mechanische Stabilität verbessert werden.
Zur Abdichtung werden die Mikrobohrungen mit dichtenden und optisch filternden Materialien gefüllt. Zur Stabilisierung des Gehäuses und zur gleichmäßigen Ausleuchtung können zusätzlich Formteile aus transparentem Kunststoff hinterlegt werden.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit besteht darin, die Wasserdichtigkeit durch eine im Hochdruck-Spritzgussverfahren hergestellte transparente Innenhülle zu verbessern. Sie kann farblos oder für verschiedenfarbige Anzeigen aus unterschiedlich eingefärbten Komponenten bestehen.
Der Spritzvorgang erfolgt entweder vor oder nach dem Einbringen der Sensorelemente und/oder der Elektronik. Die Anzeige-LEDs werden an den entsprechenden Stellen hinter dem Anzeigeelement angeordnet, wobei die transparente Innenhülle auch optische Funktionen übernehmen kann.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen induktiven Näherungsschalter im zylindrischen Metallgehäuse. Die Erfindung ist jedoch weder auf zylindrische Gehäusebauformen noch auf Ganzmetallgehäuse beschränkt. Sie kann auch für andere Gehäusebauformen, nur teilweise aus Metall bestehende Gehäuse und auch für andere Sensortypen, wie kapazitive, optische, Magnet-, Druck- oder Temperatursensoren Anwendung finden.
Das Gehäuse des in der 1 gezeigten induktiven Näherungsschalters 1 besteht aus Titan und weist eine Wandstärke von 0,3 mm auf.
Das ringförmige Anzeigeelement 2 befindet sich im Adapterbereich des Gehäuses und besteht aus Mikrobohrungen 3 mit einem Durchmesser von 50 μm. Deren Abstand beträgt 200 μm. Das Anzeigeelement 2 wird von LEDs 4 beleuchtet.
Der elektrische Abschluss erfolgt über einen dreipoligen M12 Rundsteckverbinder. Selbstverständlich kann der Adapterbereich auch als Kabelabgang ausgestaltet sein.
Der erfindungsgemäße induktive Näherungsschalter weist ein Metallgehäuse, vorzugsweise ein Ganzmetallgehäuse aus Titan auf. An den für die Anzeige vorgesehenen Stellen im Adapterbereich, dem Anzeigeelement 2, ist die Metallwand von zahlreichen mit bloßem Auge nicht sichtbaren Mikrobohrungen 3 durchbrochen. So ist die hinter dem Anzeigeelement 2 befindliche Lichtquelle 4, eine LED oder ein Lichtleitkörper, nur im eingeschalteten Zustand sichtbar. Im ausgeschalteten Zustand erscheint die Metallfläche geschlossen zu sein. Neben den ästhetischen Gesichtspunkten ergibt sich so eine bessere Abschirmung gegen äußere Störstrahlung, aber auch eine Verringerung der Störabstrahlung durch das Gerät.
Bei zylindrischen Mikrobohrungen 3 ermöglicht das obige Ausführungsbeispiel einen maximalen Betrachtungswinkel von knapp 20°. Bei stärkeren Gehäusewänden werden die Bohrungen konisch nach innen geöffnet, damit der Betrachtungswinkel nicht zu klein wird.
Wegen der zylindrischen Gehäuseform und des ringförmigen Anzeigeelements 2 betrifft das allerdings nur die Längsrichtung. Radial ist die Sichtbarkeit wegen der konzentrischen Anordnung der Mikrobohrungen 3 über 360° gewährleistet.
Alternativ wird die Gehäusewand am Anzeigeelement 2 abgedünnt und zur besseren Stabilität mit einem durchsichtigen Formteil hinterlegt. In einer speziellen Ausgestaltung wird ein ringförmiger Lichtleitkörper von einer LED 4 geflutet.
In einer weiteren Ausgestaltung werden die Innenseiten der Mikrobohrungen 3 nur in Längsrichtung verbreitert. So wird ein Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität und Betrachtungswinkel erreicht.

Claims

Induktiver Näherungsschalter mit einem Ganzmetallgehäuse (1) und einem an der Gehäusewand vorgesehenen Anzeigeelement (2) zur Anzeige des Schaltzustandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand im Bereich des Anzeigeelementes (2) eine Vielzahl von Mikrobohrungen (3) mit einem Durchmesser kleiner 100 μm aufweist, durch die das Licht einer im Inneren des Gerätes befindlichen LED (4) von außen sichtbar wird.
Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Titan besteht.
Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zylindrisch ist.
Induktiver Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrobohrungen (3) in einem ringförmigen Anzeigeelement (2) rechtwinklig zur Geräteachse angeordnet sind.