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Elektrischer Schnappschalter Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
Schnappschalter mit Stößelbetätigung und mit einem Sprungschaltsystem.
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In der elektrischen Steuerungstechnik ist es bei Sicherheitskreisen
oft erforderlich, Schalter mit Zwangsöffnung zu verwenden, d.h., daß Kontakte auch
dann zwangsläuSig.öffnen müssen> wenn z.B. im Schalter ein Federbruch auftritt.
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Grundsätzlich sind derartige Schalter mit Zwangstrennung bekannt;
diese bekannten Schalter arbeiten fast ausschließlich als Tastschalter und haben
somit den Nachteil, daß die Geschwindigkeit der Kontaktöffnung von der Betätigungsgeschwindigkeit
des Stößels abhängt. So kann es z.B. bei Steuerelementen an Werkzeugmaschinen vorkommen,
daß der Stößel unmittelbar nach
dem Öffnen der Kontakte nicht weiter
betätigt wird und somit der Kontaktabstand sehr gering ist. Bei leichten Erschütterungen
kommt es zum Schließen der Kontakte und damit zu Fehlschaltungen.
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Bei mehrpoligen Tastschaltern tritt häufig die Schwierigkeit auf,
daß bei langsamer Betätigungsgeschwindigkeit nicht alle Kontakte gleichzeitig öffnen.
Dies kann vor allen Dingen beieiner Motorabschaltung im nrehstromnetz zu schwerwiegenden
Störungen führen.
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Des weiteren sind Shnappschalter mit Zwangstrennung bekannt, die diese
angeführten Nachteile der Tastschalter nicht auf weisen; derartige bekannte Schnappschaltsysteme
haben jedoch den Nachteil, daß bei Betätigung des Stößels der Kontaktdruck zum Sprungpunkt
hin ständig abnimmt und in unmittelbarer Nähe des Sprungpunktes fast Null ist. Dies
hat zur Folge, daß durch den geringen Kontaktdruck ein relativ hoher Übergangswiderstand
und damit eine starke Erwärmung und ein hoher Kontaktverschleiß auftreten. Bei längerem
Verharren im Umspringbereich kann es darüber hinaus zu Kontaktverschweißungen kommen.
Die Sprung -systeme haben jedoch den Vorteil, daß direkt nach dem Umspringen eine
ausreichende Kontaktöffnungsweite vorhanden ist. Bei mehrpoligen Systemen öffnen
alle Kontaktstellen fast gleichzeitig Ein weiterer Nachteil der bekañten Schnappschalter
ist die ungenaue Definierung des Schaltpunktes durch die verwendeten federkraftabhängigen,
jedoch sehr empfindlichen Systeme.
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Es sind jedoch auch Schnappschalter bekannt, die ein magnetisches
Sprungsystem aufweisen und die z.B. einen großflächigen Magneten besitzen, der zwischen
Haftplatten sprungartig hin und her bewegbar ist. Eine andere Ausführungsform weist
einen großflächigen Haftmagneten auf, an dem eine mit einer Kippkante versehene
Haftplatte sprungartig hin und her wippt. Diese Systeme haben den Nachteil, daß
bebeiner Verschmutzung der Haftflächen die Betätigung zu früh und unkontrolliert
erfolgt.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Schnappschalter zu schaffen, der
die eingangs erwähnten Nachteile ausschließt und der bei Betätigung eine zwangsläufige
trennung der Kontakte gewährleistet. Außerdem sollen die Kontakte unabhängig von
der Bet&tigungsgeschwindigkeit sprungartig geöffnet werden, und der Kontaktdruck
soll bis zum oeffnen der Kontakte voll erhalten bleiben. Der Schaltpunkt selbst
soll sich auch bei einer größeren Sehaltzahl nicht verändern. Ferner soll der Schalter
leicht umsetzbare Kontaktbrtioken erhalten, damit auf einfache Weise der Uebergang
vom öffner zum Schließer und umgekehrt vorgenommen werden kann.
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-Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine magnetißde
Kraftspeichervorrichtung vorgesehen ist, die eine zwangsläufige Sprungbewegung gewährleistet
und die ein System von Haftmagneten sowie ein mit diesen Haftmagneten zusammenwirkendes
und unter Vorspannung einer Federanordnung stehendes Sprungglied aufweist. Das System
von Haftmagneten besteht vorzugsweise aus paarweise zu beiden Seiten des Druckbolzens
angeordneten Haftmagnetelementen, die beispielsweise im Schaltergehäuse mit Hilfe
von Stiften gelagert sind.
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Das Sprungglied ist nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung
als Schieber ausgebildet, der ein Haftelement aufnimmt, das mit den Haftmagnetelementen
zusammenarbeitet. Die das Sprungglied vorspannende Federanordnung, die zwischen
Druckbolzen und SpPungglied wirksam wird, weist in Achsrichtung wirkende Federn
auf; ferner ist eine zwischen Druckbolzen und Oehgusewand angeordnete Rückdruckfeder
vorgesehen, die axial auf den Druckbolzen einwirkt und diesen in seiner Nullage
hält.
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Die beiden Sprungfedern, die zusammen mit dem Sprungglied im Inneren
des Druckbolzens angenrdnet sind, sind in ihrer Kraftwirkung auf die Haftkraft der
Magnetsysteme abgestimmt.
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Über eine Steckkuppiung ist der KontaRtschieber, der die Kontalctbrücken
in sich aufnimmt, mit dem Sprungglied verbunden.
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Die Kontaktbrücken stehen unter Federdruck und lassen sich auf einfache
Weise umsetzen. Die beidseitig mit einer Silberauflage versehenen Festkontakte mit
Klemmenstücken und Anschlußschrauben sind in das Schaltergehäuse eingesteckt. Durch
die leicht lösbare, nach oben abnehmbare Abdeckung werden die Festkontakte sowie
der Kontaktschieber in ihrer Lage gehalten; letzterer erhält zur Vereinfachung des
Zusammenbaues eine Markierung, die die Einbaulage festlegt.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit derzeichnung anhand
eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen: Fig. 1 eine perspektivische
Darstellung eines erfindungsgemäßen Schnappschalters, Fig. 2a eine Seitenansicht
des Schalters nach Fig. 1 im Schnitt, Fig. 2b eine Seitenansicht des Schalters nach
Fig. 1 -in Aufsicht, teilweise geschnitten und Fig. 5 eine schematische Darstellung
des Sprung gánges anhand aufeinanderfolgender Augenblicksstellungen des Schalters.
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Das Gehäuse 1 besteht aus elektrisch nichtleitendem Material und ist
durch eine mit einem Ausschnitt 11 versehene Zwischenwand 15 in eine obere Kcntaktkammer
14 und in eine untere-Sprungsystemkammer 5 unterteilt. Das Gehäuse ist oben und
unten durch transparente Abdeckungen 2 und 3 verschlossen. Die obere -Kontaktkammer
14 nimmt den in seiner Längsachse verschiebbaren Kontaktschieber 7 mit den umsteckbaren
Schaltstücken 6 auf. Die-Festkontakte 4 weisen an den Kontaktstellen beidseitig
Kontakt material auf und sind in Aussparungen eingesteckt. Sie werden
durch
die lösbare Abdeckung 2 in ihrer Lage fixiert. Die untere Sprungsystemkammer 5 nimmt
den Druckbolzen 12, das Sprungglied 10 und die Haftmagnetsysteme 19, 20 mit den
Haftplatten 21, 22 auf. Die Betätigung erfolgt von außen über den Druckbolzen 12.
Dieser ist so ausgebildet, daß er das Sprungglied 10 in einer Aussparung in sich
aufnimmt. Das Sprungglied ist in Achsrichtung des Druckbolzens verschiebbar geführt.
Zwei Druckfedern 15, 16 sind in Ausnehmungen im Druckbolzen und im Sprungglied in
Aehsrichtung zu beiden Seiten des Sprunggliedes gegeneinander wirkend eingesetzt.
Das Sprungglied nimmt den quer zur Achsrichtung stehenden und nach beiden Seiten
herausragenden metallischen Haftbolzen 17 auf. Zwischen Druckbolzenende und Gehäusewand
ist die vorgespannte RUckdruckfeder 18 eingesetzt. Die zu beiden Seiten des Druckbolzens
liegenden keramischen Magnetsysteme 19, 20 mit ihren metallischen Haftplatten 21,
22 sind mit einem nichtmagnetisierbaren Stift 27 lose im Gehäuse 1 fixiert.
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Die Rückdruckreder 18 hält den Druckbolzen 12 in die Ausgangsstellung
gedrückt. Der Haftbolzen 17 liegt beidseitig auf den Haftplatten 21, 22 auf. Die
Auflagekraft wird einerseits dadurch erreicht, daß die magnetische Kraft den Haftbolzen
anzieht, und andererseits dadurch, daß die Druckfeder 16 von der Rückdruckfeder
18 gespannt wird und die Kraft auf das Sprungglied 10 und somit auch auf den Haftbolzen
17 überträgt.
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Die Druckfeder 15 ist in dieser Ausgangsstellung entspannt.
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Bei Betätigung, d.h. Eindrücken des Druckbolzens wird die Rückstellfeder
18 zusammengedrückt, die Druckfeder 15 wird gespannt und die Druckfeder 16 entspannt.
Die DruckfedemlS und 16 sind so ausgelegt, daß ihre Druckkräfte, die gegen das Sprungglied
10 wirken, geringer sind als die Haftkräfte der Magnete. Stößt nun die vordere Anschlagkante
28 des Druckbolzens gegen die vordere Stirnseite 30 des Sprunggliedes 10, so wirdder
Haftbolzen
17 zwangsläufig von den Haftplatten 21, 22 abgehoben. Die in dieser Stellung stark
vorgespannte Druckfeder 15 bewegt das Sprungglied-unter verwindung der magnetischen
Haftkraft 19 und der stark entspannten Druckfeder 16 mit hoher Geschwindigkeit auf
den Magneten 20 zu, der über den Haftbolzen 17 das Sprungglied in der hinteren Lage
festhält. In- dieser Stellung ist die Stirnfläche 31 des Sprunggliedes von der hinteren
Anschlagkante 29 des Druckbolzens bereits soweit entfernt, daß diese nicht zur Anlage
kommt.
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Das Maß zwischen der vorderen Anschlagkante 28 des Druckbolzens und
der vorderen Stirnseite 30 des Sprunggliedes im umgesprungenen Zustand ergibt den
Nachlauf des Druckbolzens.
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Die Zwangsläufigkeit der Hin- und Herbewegung des Sprunggliedes beim
Ausfall der Druckfedern 15, l6Koder der magnetischen Haftkräfte kann auch rein mechanisch
über die Druckbolzèn-Anschlagkanten 28, 29 erfolgen. Beim Zurückfahren des Druckbolzens
wiederholt sich dieser Umschnappvorgang in umgekehrter Reihenfolge.
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Der Kontaktschieber 7 weist an seiner Unterseite einen Zapfen 8 auf.
Dieser greift durch einen Ausschnitt 11, der sich in der Zwischenwand 15 befindet,
kraftschlüssig in das Sprungglied 10 ein. Diese Verbindung bewirkt, daß der Kontaktschieber
zusammen mit dem Sprungglied hin und her bewegt wird. Quer zur Achsrichtung sind
im Schieber rechteckige Ausschnitte 52 vorgesehen.
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Diese nehmen die Kontaktdruckfedern 27, 242 25 und die Eührungsplättchen
26 sowie die Schaltstücke 6 auf, Die Führungsplättchen 26 aus Isolierstoff weisen
seitwärts kleine Zapfen auf, welche das Herausfallen aus dem Schieber verhindernJ
und haben in der Mitte ein Loch. Die Führungsplättchen liegen zwischen den Kontaktdruckfedern
und den Schaltstücken. Die Schaltstücke rasten über spitze Zapfen 33, die sich in
der Mitte der Schaltstücke befinden, in die Löcher der Führungsplättchen ein. Da
die Festkontakte 4 beidseitig eine Kontaktmaterialauflage aurweisen, ist es möglich,
die Kontaktbestückung durch Umsetzen der Schaltstücke wahlweise als Öffner oder
Schließer oder auch als Umschalter zu wählen,