DE1114886B - Durch Permanentmagneten gesteuerter Annaeherungs-Schalter - Google Patents

Description

Die Verwendung von Schaltern, insbesondere Kleinschaltern (Mikroschalter), in Steuerungs- und Regelkreisen z. B. von Werkzeugmaschinen bedingt vor allem eine hohe Schaltgenauigkeit, Betriebssicherheit und Lebensdauer.

Diesen Forderungen sucht eine ganze Reihe von Lösungen gerecht zu werden, bei welchen der Schaltbefehl in Form einer Längs- oder Drehbewegung mechanischer Elemente zwecks Betätigung der Kontakte von außen in das Innere des Schalters zur Übertragung kommt, wo dann an einem geeigneten Federsystem mit zwei stabilen Kontaktlagen jeweils die eine oder andere dieser Positionen herbeigeführt wird.

Solche Schalter sind nun mit gewissen Schwächen behaftet. So hängt ihre Schaltgenauigkeit in hohem Maße von der Lagerung bewegter Teile (Lagerspiel, Abnutzung) und von den Eigenschaften der Federn ab (Temperatur- und Ermüdungseinflüsse auf die Elastizität). Für die Sicherheit ist von entscheidender Bedeutung der Grad der Abdichtung gegen Eindringen von Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten und Staub in die Gleitlager und das weitere Vordringen dieser Fremdstoffe zu den Kontakten und deren Isolierung.

Durch Metallfederungskörper und Faltenbälge aus Gummi oder ähnlichen plastischen Stoffen lassen sich zwar wasser- und öldichte Abdichtungen erzielen, die aber immer noch Mängel aufweisen, wie Verletzbarkeit z. B. durch größere Metallspäne, Rückwirkung auf die Betätigungskraft des Schalters bei Druckänderungen des Außenraumes und ungenügender Schutz in explosionsgefährdeten Räumen. Die Lebensdauer ist begrenzt durch die Abnutzung mechanisch beanspruchter Teile (Gleitlagerreibung, Federbruch infolge Ermüdung), die zudem bei Dauerbetrieb eine Wartung (Schmierung) erforderlich machen.

Die genannten Nachteile können weitgehend vermieden werden, wenn der Schaltbefehl nicht mittels mechanischer Elemente in das Innere des Schaltergehäuses übertragen wird, sondern auf magnetischem Wege.

Das Prinzip der magnetischen Übertragung ist an sich bekannt, und es gibt eine Reihe von Vorschlägen, bei welchen der magnetische Widerstand eines oder mehrerer magnetischer Kreise durch Änderung der gegenseitigen Lage von Teilen dieser Kreise beeinflußt wird. Hierdurch ergibt sich dann eine Änderung der Magnetfluß- und damit auch der Kraftverteilung in den Luftspalten, welche ihrerseits über einen beweglichen Anker zur Kontaktbetätigung führt.

AH diese Schalter weisen aber bis jetzt den Nachteil auf, daß sie ein und dieselbe Schaltfunktion aus-

Durch Permanentmagneten gesteuerter
Annäherungs-Schalter

Anmelder:

Dipl.-Ing. Reinhold Bauder,
Stuttgart-Sillenbuch, Mendelssohnstr. 92

Dipl.-Ing. Reinhold Bauder, Stuttgart-Sillenbuch,
ist als Erfinder genannt worden

führen, unabhängig davon, in welcher Richtung sie mit einem beweglichen TeU eines ihrer magnetischen Kreise (z. B. äußerer Permanentmagnet) angefahren werden, es sei, daß dieser Teil jeweils gedreht bzw. umgepolt wird. Es ist jedoch bei derartigen Umschaltern sehr erwünscht, daß sie beim Angefahrenwerden aus entgegengesetzten Richtungen auch zweierlei Kontaktlagen ergeben, ohne daß es nötig ist, zwischen den beiden Schaltstellungen eine Umpolung vorzunehmen.

Diese Forderung wird durch die vorliegende Erfindung dadurch erfüllt, daß das permanentmagnetische Steuerjoch als Doppeljoch mit zueinander versetzt angeordneten Teiljochen ausgebildet ist derart, daß die Polfolge N-S-S-N entsteht.

Erfindungsgemäß kann ein Teil des Flusses des Dauermagneten durch eine entsprechende Ausbildung dieses Magneten, beispielsweise durch Abschrägen seiner Kanten, als Streufluß über die Kontakte zum Löschen eines dort möglicherweise auftretenden Lichtbogens geleitet werden.

Die Schalterteile werden vorteilhafterweise in vollkommen dichte Gehäuse eingebaut, welche, mit Ausnahme der von magnetischen Nutzflüssen durchsetzten Wände, zur Vermeidung von Störfeldeinflüssen aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen.

Der Erfindungsgedanke wird an einigen Beispielen erläutert.

In Fig. 1 ist ein Umschalter dargestellt, bei welchem der Permanentmagnet 1 Kraftflüsse über Luftspalt 2, Anker 3, die Luftspalte 4 und 5 bzw. 6 und 7 und die Leitstücke 8, 9, 10 schickt. Dabei entstehen in 4 und 6 Kräfte, welche den an der Blattfeder 11 aufgehängten Anker 3 nach links oder rechts auszulenken suchen. Die Mittellage von 3 ist labil, es ist

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daher der Kontakt von 3 stets nach 12 oder 13 angelegt. Durch Verschieben von 12 oder 13 kann eine Vorzugslage für einen der beiden Kontakte eingestellt werden. Die Betätigung des Schalters geschieht durch Annäherung der Jochgruppe 14, bestehend aus zwei 5 U-förmigen Jochen 14 mit den Permanentmagneten 15 (der hintere Magnet ist nicht sichtbar). In der in Fig. 1 gewählten Lage des Joches durchsetzt ein Teil des Flusses des hinteren Permanentmagneten 15 die Luftspalte 4 und 6 sowie den Anker 3. Hierdurch wird die Induktion in 4 größer und in 6 kleiner, was ein Umklappen des Ankers 3 nach links und dementsprechend eine Kontaktgabe nach Kontakt 12 bewirkt. Würde das Joch 14/15 noch weiter von links nach recht bewegt werden, so hätte diese Bewegung keinen Einfluß auf die Kontaktgabe bei 12, der Kontakt 12 bleibt geschlossen. Erst, wenn beim Rückwärtsfahren der linke Südpol S von 14 über 18 und der rechte Nordpol N von 14 über 19 ankommt, findet die Umschaltung des Ankers 3 nach dem Kontakt 13 statt, ohne daß es hierbei nötig war, eine Umpolung vorzunehmen, weder bei 1 noch bei 15. Auch diese Schalterstellung bleibt erhalten unabhängig von der Weiterbewegung des Joches 14/15 nach links.

Um bei der Jochverschiebung einen möglichst steilen Anstieg des von 22 in die Spalte 4 und 6 (Fig. 1) geschickten Flusses zu erzielen, kann nach Fig. 2 ein magnetischer Nebenschluß um die Jochpole gelegt werden, der den größten Teil der Streulinien von 22 aufnimmt und diese erst bei zunehmender Verkleinerung der Spalte 16 und 17 an 18 und 19 frei gibt.

In Fig. 3 ist ein Schalter dargestellt, welcher einen um die Achse 24 drehbaren Anker 25 mit Kontakt 26 enthält. Zu beiden Seiten von 25 stehen die (magnetisch weichen) Leitstücke 27, 28, 29, 30, auf welche ein rechteckiger Permanentmagnet 31 von unten und ein polarisiertes Joch 34/35/36 von oben einwirken. Die Magnetisierungsrichtungen von 31 und 34/35/36 stehen aufeinander senkrecht, so daß im Beispiel der Fig. 3 das Joch 34/35/36 von rechts nach links und die untere Platte 31 von vorn nach hinten magnetisiert sind. Damit ergibt sich in den vier Luftspalten 38, 39, 40, 41 folgende Feldverteilung: 38 stark, 39 schwach, 40 schwach, 41 stark. Der Kontakt 26 schließt also nach 42 und bleibt in dieser Lage, auch wenn das Joch 34/35/36 nach rechts weiterbewegt und selbst völlig entfernt wird. Eine Umschaltung von 26 nach 43 wird erst stattfinden, wenn das Joch von rechts nach links über die Leitstücke 27, 28, 29, 30 hinweggeführt wird. Auch in diesem Beispiel war eine Drehung des Joches oder eine Umpolarisierung von Magneten nicht erforderlich.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Dauermagnet 1 etwa doppelt so breit ausgebildet wie der Anker 3. Der Hauptteil des Magnetflusses geht über den Luftspalt 2. Durch die abgeschrägten oberen Kanten des Dauermagneten 1 wird gleichzeitig ein über den Kontaktraum fließender Streufluß zu den die Luftspalte 4 und 6 einseitig begrenzenden Eisenjochen erzielt, der eine Lichtbogenlöschung an den Kontakten 12 und 13 bewirkt.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schalter, in welchem — zwecks Herbeiführung einer Kontaktbetätigung — der magnetische Widerstand eines oder mehrerer magnetischer Kreise so durch Änderung der gegenseitigen Lage von Teilen dieser von Permanent- oder Elektromagneten gespeisten Kreise geändert wird, daß hierdurch die jeweils stabile Kontaktlage instabil wird und ein ruckartiges Umschnappen der Schaltelemente in eine neue stabile Kontaktlage erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das permanentmagnetische Steuerjoch (14, 15) als Doppeljoch mit zueinander versetzt angeordneten Teiljochen ausgebildet ist, derart, daß die Polfolge N-S-S-N entsteht.

2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Schaltmagneten (1) derart, daß ein Teil des Flusses dieses Magneten durch entsprechende Ausbildung, beispielsweise durch Abschrägen seiner Kante, als Streufiuß über die Kontakte (12, 13) geleitet wird.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterteile in vollkommen dichte Gehäuse eingebaut sind, welche — mit Ausnahme der von magnetischen Nutzflüssen durchsetzten Wände (zur Vermeidung von Störfeldeinflüssen) — aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse aus Kunststoff mit oder ohne eingelegtem magnetischem Schirm besteht.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerjoch (14, 15) eine ferromagnetische Blende trägt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 623 654;
deutsche Auslegeschrift Nr. M 14825 VIIIb/21c (bekanntgemacht am 5. 7.1956);
britische Patentschrift Nr. 473 589.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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