DE1638108A1 - Contactless limit switch - Google Patents
Contactless limit switchInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
- H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
Landscapes
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Description
Firma BAFI
Raimund Finsterhölzl
798 RavensburgBAFI company
Raimund Finsterhölzl
798 Ravensburg
Die Erfindung betrifft die Auebildung von Endschaltern zum wegabhänlgen Auslösen von Schaltvorgängen, wobei zur Erzeugung elektronischer Steuerimpulse eine oder mehrere stroadurohflossene Feld- M platten, sowie ein oder mehrere Magnete, relativ zueinander beweglich angeordnet sind.The invention relates to the formation of limit switches for wegabhänlgen triggering of switching processes, one or more stroadurohfießen field M plates, as well as one or more magnets, are arranged to be movable relative to each other to generate electronic control pulses.
Bekanntlich besitzen derartige kontaktlos Schalter gegenüber solchen mit mechanischen Kontakten besondere vorteilhafte Eigen- * schäften, insbesondere prellfreie Kontaktgabe, lange Lebensdauer» konetantbleibender Übergangswiderstand, Unempfindliohkeit gegen Feuchtigkeit und Vlbration, hohe Schalthüufigkeit und geringe Betätigungskraft. It is known that such contactless switches have opposite those with mechanical contacts have particularly advantageous properties * shafts, especially bounce-free contact, long service life » Constant transition resistance, insensitivity to Moisture and fouling, high switching frequency and low actuation force.
Diese Eigenschaften sind bei Endschaltern besondere wichtig, wobei noch folgende zusätzlichen Bedingungen gestellt sind: Reproduzierbarkeit dee Schaltpunktes, hohe Schaltgenauigkeit, Sohaltgesohwindigkeit unabhängig von der Betätigung des SohaltstöSels♦These properties are particularly important for limit switches, whereby the following additional conditions are also made: reproducibility dee switching point, high switching accuracy, stop speed regardless of the actuation of the holding plunger ♦
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, Endsehalter zu schaffen» welche die Eigenschaften der bekannten kontaktlosen Sohalter besitzen und darüber hinaus noch die zuletzt genannten BedingungenThe object of the invention is now to create end stops » which have the properties of the well-known contactless so-holders and, in addition, the last-mentioned conditions
Akte 5028 (a) ' - 2 - File 5028 (a) '- 2 -
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
erfüllen. BrflndungsgeasUI wird die« ImI eine« kontaktlos«* todschalter der eingangs behandelten Art dadaroh erreloht, AbJ dl· Feldplatte la Bereloh eine· Magnetfeldes angeordnet ist, das··« Diohte und/oder Lage zur Feldplatte durch ein von auwen bewegliches Bleaent bzw, duroh den BetitigungestöSal in wählbaren Orenzen Teränderbar 1st.fulfill. Firing geasUI becomes the "ImI" a "contactless" * death switch from the species discussed at the beginning, it is revealed that AbJ dl Field plate la Bereloh a · magnetic field is arranged, the ·· « Diohte and / or position to the field plate by an externally movable Bleaent or duroh the BetitigungestöSal in selectable orenzen Changeable 1st.
Mit diesen Prinzip ist es aOglioh, die erwähnten Forderungen zu erfüllen, wobei je nach den vorliegenden speziellen baulichen und funktioneilen Bedingungen verschiedene erfindungsgeaäfie Aus· führungen des kontaktlosen Endschalters vorgesehen sind.With this principle it is aOglioh to meet the mentioned demands meet, depending on the specific structural and functional conditions at hand, various designs according to the invention. Guides of the contactless limit switch are provided.
Diese grundsätzlichen Beispiele für die Verwirklichung das Srfindungsprlnzipes sind anhand der Zeichnungen nachstehend beschrieben, wobei in den einseinen Figuren 1 bis 6 Jeweils soheaatlsoh ein Schalter 1« Längsschnitt dargestellt 1st und dia einander entsprechenden TeI1Ia übereinatlseende Besugsselohea erhalten haben.These basic examples of the realization of the Srfindungsprlnzipes are described based on the drawings below, in which in the one a 1 to 6 In each case a switch soheaatlsoh 1 "longitudinal section 1st and dia mutually corresponding TeI 1 Ia übereinatlseende Besugsselohea received.
Dabei ist das Schaltgehäuse aus Kunststoff alt 1, dar Betätigung»- stößel alt 2, die Feldplatte ait 3 und der Haw· für dia Unterbringung der Verstärker-Elektronik alt *t bezeichnet.The switch housing is made of plastic old 1, the actuation »- ram old 2, the field plate ait 3 and the Haw · for housing the amplifier electronics alt * t called.
Die Fig. i zeigt einen kontaktlosen Endschalter, bei welchen ia Gehäuse 1 der Penianent-Magnet 5 ait den Polsohuhen 6 und der Feldplatte 3 fest eingebaut sind. Der BetätigungsstöSel 2 ist altFig. I shows a contactless limit switch, in which ia Housing 1, the penient magnet 5 ait the pole pieces 6 and the Field plate 3 are permanently installed. Actuator 2 is old
Akte 5028 (a) - 3 - File 5028 (a) - 3 -
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
clnea Kurssohlu0bleoh 7 versehen, welches gegen cine Feder 8
·>
in Biohtung Polschuhe 6 beweglich lit·clnea Kurssohlu0bleoh 7 provided, which against a spring 8 ·>
in Biohtung pole shoes 6 movable lit
In den gezeigten Buhetuetend des Schalter· ist die Feldplatte 3 ▼on Magnetlinien Bit einer gewiesen Diohte durohf lossen, wodurch sieh ein gewisser widerstandswert in der feldplatte einstellt. Ub einen Schaltimpuls sa erzeugen, wird durch den St(SBeI 2 das KurssohluBbieoh 7 in Riohtung Polschuh· 6 bewegt. Dadurch wird das Nagnetfeld in das Kurssehludbleeh 7 verlagert, wobei ein Masisjua bei einer Berührung swisohen den Poleohuhen und dea Kurssohlufibeloh erreicht ist. In dieeea Zustand beeitst die Feldplatte den ni^ipigatan Widerstand.In the shown Buhetuetend of the switch · is the field plate 3 ▼ on magnetic lines bit of a certain diameter thrown through, whereby see a certain resistance value in the field plate. Ub generate a switching pulse sa, the St (SBeI 2 das KurssohluBbieoh 7 in Riohtung pole shoe · 6 moved. This will the magnetic field is shifted into the course shludbleeh 7, whereby a Masisjua at a touch swisohen the poleo shoes and dea Kurssohlufibeloh is reached. In this state, the field plate kicks off the ni ^ ipigatan resistance.
Diese vriderstandsänderung kann in bekannter Weise Über eine geeignete Elektronik, welohe la Raue k untegrcht ist, cur Erseugung eines SohaltlBpulses Terwendet werden. Dabei Läßt sich der Schaltpunkt reproduslerbar festlegen, so da« eine hohe Sohaltgeneulgkeit erTetoht ist. ^This vriderstandsänderung a suitable electronics, welohe la Rough k is untegrcht, cur Erseugung in a known way over to one SohaltlBpulses Terwendet. The switching point can be set in a reproducible manner, so that a high level of stability is achieved. ^
Die Fig. 2 zeigt einen kontaktlosen Bndschalter, bei welohea der verschiebbar la Qehftuse 1 geführte BetAtigungsstÖBel 2 den Magneten 10 alt den polsohuhen 11 tragt. Diesen gegenüber 1st in Oehäuse der Vorapannaagnet 12 fast eingebaut, dessen Polsohuhe als Pangbleohe 13 ausgebildet sind, zwischen welchen die Feldplatte 3 eingesetzt ist.Fig. 2 shows a contactless limit switch, in which the welohea Slidable la Qehftuse 1 guided actuating rod 2 the magnet 10 old wearing 11 polo shoes. Opposite these is in Oehäus the Vorapannaagnet 12 almost built-in, its polo shoe as Pangbleohe 13 are formed, between which the field plate 3 is inserted.
Akte yaaiu;Files yaaiu;
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Beia Eindrücken des Betätigung«stößel« 2 wird der Magnet 10 in Richtung des Vorepannmagneten 12 bewegt. Dessen Fangbleohe 13 eaBBeln die τοη den Polschuhen 11 ausgehenden Hagnet-Feldlinien und leiten sie durch die Feldplatte 3, wodurch deren Widerstand erhöht wird· Da sich die gleichnamigen Pole der Magnete 10 und 12 gegenüberstehen, wird die Rückstellkraft aus den Feldlinien gewonnen, so daß sich eine Feder erübrigt.When the actuation «plunger» 2 is pressed in, the magnet 10 is in Direction of the Vorepannmagneten 12 moved. Whose catching sheet 13 eaBBeln the magnetic field lines emanating from the pole pieces 11 and pass them through the field plate 3, which increases its resistance · Since the poles of the same name of the magnets 10 and 12 are opposite, the restoring force from the field lines won so that a feather is unnecessary.
Bei dieser Ausführung kann die elektrische Funktion durch Umpolen eines der beiden Magnete umgekehrt werden. In diesem Falle heben sich bei Annäherung die Kraftfelder der beiden Magnete auf und der Widerstand in der Feldplatte wird kleiner.In this design, the electrical function can be reversed by reversing the polarity of one of the two magnets. In this case The force fields of the two magnets cancel each other when they approach each other and the resistance in the field plate becomes smaller.
Die SchaltgenauigkeIt kann hier durch den Einbau τοη zwei oder mehreren Magnetsystemen mit 'Feldplatten in Verbindung mit einer elektronischen Vergleichsschaltung erhöht«werden.The switching accuracy can here by installing τοη two or several magnet systems with 'field plates in connection with an electronic comparison circuit increased'.
e ^0-Di· Fig, 3 zeigt einen brührunge^ kontakt loeen Sohalter, bei welchem im Gehäuse 1 der Vorspannaagnet 15 mit den Polsohuhen und der Feldplatte 3 fest eingebaut sind. Auch hier tragen die Polsohuhe Fangbleohe 17» welche an einer stirnseitigen Außenwand des Gehäuses angeordnet sind.e ^ 0 - Di · Fig. 3 shows a brührunge ^ contact loeen Sohalter, in which the pre-tensioning magnet 15 with the pole pieces and the field plate 3 are permanently installed in the housing 1. Here, too, the polo shoes carry catch sheets 17 »which are arranged on an end-face outer wall of the housing.
Akte 6028 (a) - 5 - File 6028 (a) - 5 -
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Bei dieser Ausführung wird die Widerstandsänderung in der Feldplatte 3 dadurch erzielt, daß ein Hagnet 18 außerhalb des Gehäuses in Pfeilrichtung "P" vorbeibewegt wird. Durch die Fangbleche 17 verdichtet sich dabei das Magnetfeld im Bereich der Feldplatte 3 und erhöht deren Widerstand. Da hier keine mechanisohe Abnützung möglich ist, hat dieser Endschalter eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer. In this embodiment, the change in resistance in the field plate 3 is achieved in that a magnet 18 is outside the housing is moved past in the direction of the arrow "P". Through the catch plates 17, the magnetic field is compressed in the area of the Field plate 3 and increases its resistance. Since there is no mechanical Wear and tear is possible, this limit switch has a practically unlimited service life.
Wird einer der Magnete 15 bzw. 18 umgepolt, so entsteht, wie bei Fig. 2 beschrieben, eine umgekehrte elektrische Wirkung. In diesem Falle wird beim Schalten der Magnet 18 in Pfeilrichtung "P1' bewegt.If the polarity of one of the magnets 15 or 18 is reversed, a reverse electrical effect occurs, as described in connection with FIG. 2. In this case, when switching, the magnet 18 is moved in the direction of the arrow "P 1 ".
Bei der vorliegenden Ausführung könnte anstelle des Magneten 18 auch ein Kurzschlußbleoh verwendet werden, wobei dann die Funktion der Anordnung nach Fig. 1 erreicht wäre.In the present embodiment, instead of the magnet 18, a short circuit lead could also be used, in which case the function the arrangement of Fig. 1 would be achieved.
Die Fig. Jf zeigt einen kontaktlosen Endschalter mit Sprungschaltung. Dabei 1st der Magnet 20 mit dem Polschuh 21 fest im Gehäuse 1 eingebaut. Gegenüber dem Polschuh 1st ein Feldplattenträger 22 mit der Feldplatte 3 angeordnet, außerdem 1st ein Anschlag 23 für eine Wippe 24 vorgesehen. Diese ist auf einer Schneide 25 des Poleohuhs 21 gelagert und besitzt den Anschlag 26.Fig. Jf shows a contactless limit switch with snap action. The magnet 20 with the pole piece 21 is permanently installed in the housing 1. Opposite the pole piece is a field plate carrier 22 arranged with the field plate 3, and a stop 23 for a rocker 24 is also provided. This is on a cutting edge 25 of the Poleohuhs 21 stored and has the stop 26.
Akte 5028 (a) - 6 - File 5028 (a) - 6 -
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Der die Wippe betätigende Stößel 2 1st in einer FUhrungebUohee 27 geführt und wirkt über eine Naohsohubfeder 28 auf einen Druckstift 29 ein, welcher sioh auf der Wippe 2*f abstützt.The plunger 2 actuating the rocker is in a guide position 27 out and acts via a Naohsohubfeder 28 on a pressure pin 29 a, which is supported on the rocker 2 * f.
In der dargestellten Ruhelage wird die wippe 2*f durch den Magneten 20 am Anschlag 23 festgehalten, wobei der andere Wippenschenkel am Druckstift 29 ansteht. Wird nun zur Auslösung eines Schaltimpulsea der Betatlgungsstößel 2 in Richtung Wippe bewegt, so wird zunäohst die Feder 28 gespannt und zwar so lange, bis die Federkraft die Pesthaltekraft des Magneten überwindet, worauf sioh die Wippe schlagartig von Anschlag 23 losreißt und ihre Lage zur Feldplatte ändert.In the rest position shown, the rocker 2 * f is activated by the magnet 20 held at the stop 23, the other rocker leg pending on the pressure pin 29. Will now trigger a switching impulse a the actuation plunger 2 moves in the direction of the rocker, so the spring 28 is initially tensioned until the spring force overcomes the pest holding force of the magnet, whereupon sioh suddenly pulls the rocker loose from stop 23 and changes its position in relation to the field plate.
Da die Wippe 24 vom Magnetfeld durchflossen ist, entsteht durch ihre Bewegung eine sprunghafte Widerstandsänderung in der PeIdplatte 3, die sioh sehr vorteilhaft zum Ansteuern elektronischer Schaltungen verwenden läßt·Since the rocker 24 is traversed by the magnetic field, results from their movement causes an abrupt change in resistance in the base plate 3, which sioh very beneficial for controlling electronic Circuits can be used
Sin besonderer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß auch bei sohlelohender Betätigung des Stößels ein sicheres Sohaltverhalten gewährleistet 1st, da der Sohältpunkt genau eingehaltenSin particular advantage of this design is that also a safe hold-up behavior when the plunger is actuated without the bottom is guaranteed, because the so-called stopping point has been adhered to exactly
wird. Außerdem können durch entsprechende Bemessungen beliebige Übersetzungsverhältnisse zwisohen der Bewegung des Stößels und der Wippe erreicht werden.will. In addition, any Transmission ratios between the movement of the ram and the rocker can be reached.
Akte 5028 (a) - 7 - File 5028 (a) - 7 -
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""'*■ BAD ORIGINAL"" '* ■ BAD ORIGINAL
Xa Heu· * ist dl· alt 30 bezeichnete Elektronik mit Leiterplatte 31 untergebracht· welohe unmittelbar an die Feldplatte angeschlossen ist.Xa Heu * is dl * old 30 designated electronics with a printed circuit board 31 housed · which is directly connected to the field plate is.
IAe Pig. 5 selgt einen kontaktieren Badschalter, bei welchem ein alt de« Betätigungsstowel 2 verbundener Hagnet 32 alt PoI-udhuhen 33 la Gehäuse verschiebbar geführt 1st und duroh die Feder y* in Buhe s te llung gehalten wird. Die Polschuh« 33 sind bli auf einen kleinen Luftspalt 35 susaamengeführt, wodurch an dieser Stelle eine hohe Konmsntratlon des Magnetflu8es erreicht 1st.IAe Pig. 5 Selgt a contact bathroom switch, in which an old de «actuating tube 2 connected magnet 32 old poI-udhuhen 33 la housing is guided displaceably and by which the spring y * is held in position. The pole pieces 33 are only guided towards the seed on a small air gap 35, whereby at this point a high concentration of the magnetic flux is achieved.
Bei Betätigung des StOAsIs 2 bzw. bei Bewegung des Magneten 32 gegen die feldplatte 3 tauoht letztere in den Luftspalt 35 ein, wodurch sloh der Widerstand in der Feldplatte ändert. Duroh die hohe Magnetfelddlohte la Luftspalt ist der in der Feldplatte er« relohbare Widerstsndsuatereohied ebenfalls grofl, was sloh auf die Auslösung des Sehaltimpulses und die Sohaltgenauigkeit günstig rlrkt.When the StOAsI 2 is actuated or when the magnet 32 is moved against the field plate 3, the latter tauohts into the air gap 35, whereby the resistance in the field plate changes. Duroh the high magnetic field wires la air gap is the one in the field plate Reliable resistance caused also great, which sloh on the Triggering of the stopping impulse and the stopping accuracy favorable rlrkt.
Xa FIg8 6 1st SiA taontaktloeer Bodsohalter geseigt» dessen Sohaltpttnkt einstellbar ist· Sa diesem Zweck sind ein oder mehrere üagnet· 37· 38 auf einer Drehscheibe 39 angeordnet, welohe im Gehäuse 1 gelagert mid von außen einstellbar 1st. Die Poleohuhe Asr Magnete 37» 38 sind wieder mit einem Luftspalt ko versehen.Xa FIg 8 6 1st SiA taontaktloeer Bodsohalter geseigt »whose holding point is adjustable · Sa for this purpose one or more magnets · 37 · 38 are arranged on a turntable 39, which is stored in the housing 1 and can be adjusted from the outside. The Asr magnets 37 »38 are again provided with an air gap ko .
Akt· ffltfl im) - 8 -Act ffl tfl i m ) - 8th -
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BAD 0BK3INALBATHROOM 0BK3INAL
Die Feldplatte 3 sitzt auf einer zur Drehscheibe konzentrischen Welle 41, welche z.B. durch ein Zahnsegment 42 über den Winkel- hebel 43 und einen Druckstift 44 vom Stößel 2 gedreht werden kann, wobei die Sohaltbewegung des Stößels gegen eine Rückstellfeder 45 erfolgt, welche bei der Rückführung in die gezeigte Ruhelage eine weitere Rückholfeder 46 spannt. Diese kann zugleich als Verbindung« leitung zwischen Feldplatte und Elektronik benützt werden.The field plate 3 sits on a concentric to the turntable Shaft 41, which e.g. by a toothed segment 42 via the angle lever 43 and a pressure pin 44 can be rotated by the plunger 2, The stop movement of the plunger takes place against a return spring 45, which when returned to the rest position shown another return spring 46 tensions. This can also be used as a connection line between the field plate and the electronics.
Beim Eindrücken des StöBele 2 folgt der Winkelhebel 43 der Stößelbewegung nach, da er von der vorgespannten Feder 46 über die Teile 4I1 42 bewegt wird. Dabei taucht die Feldplatte in den Luftspalt 40 des Magneten 38 ein und ändert ihren Widerstandswert, woduroh die Schaltung ausgelöst wird. Der SchaltSeitpunkt läßt sich durch Drehen der Scheibe 39 einstellen, was bei einem Endschalter von Vorteil sein kann«When the plunger 2 is pressed in, the angle lever 43 follows the plunger movement, since it is moved by the pretensioned spring 46 over the parts 41 1 42. The field plate dips into the air gap 40 of the magnet 38 and changes its resistance value, which triggers the circuit. The switching point can be set by turning the disk 39, which can be an advantage with a limit switch «
Die Ausbildung des Schalters nach Fig. 6 ermöglicht auch eine Verwendung als Orenzwertgeber zwischen Plus- und Minustoleranzen, wobei dann je nach Ausschlag des Tasters 2 die Feldplatte in den einen 37 oder anderen 38 Magneten eintaucht und.Impulse erzeugt, die z.B. zum Aussortieren bei der Oberfläohenprüfung von Werkstücken verwendbar sind.The design of the switch according to Fig. 6 also enables use as an Orenzwertgeber between plus and minus tolerances, depending on the deflection of button 2, the field plate then dips into one of 37 or the other 38 magnets and generates pulses, which can be used, for example, for sorting out during the surface inspection of workpieces.
Akte 5028 File 5028 la)la)
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aXtfXSJfUGINALaXtfXSJfUGINAL
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