DE1911104C3 - Elektrischer Schnappschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schnappschalter mit Betätigungsstößel und einem magnetischen Kraftspeicher, einer Dauermagnetanordnung und einem mit dieser zusammenwirkenden und unter Federvorspannung stehenden Sprungglied.

In der elektrischen Steuerungstechnik ist es bei Sicherheitskreisen häufig erforderlich, Schalter mit Zwangsöffnung zu verwenden, d. h., daß die Kontakte auch dann zwangläufig öffnen müssen, wenn z. B. im Schalter ein Federbruch auftritt. Grundsätzlich sind derartige Schalter mit Zwangstrennung bekannt; diese bekannten Schalter arbeiten jedoch 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.

Bei mehrpoligen Tastschaltern tritt häufig die Schwierigkeit auf, daß bei geringer Betätigungsgeschwindigkeit nicht alle Kontakte gleichzeitig öffnen. Dies kann vor allen Dingen bei einer Motorabschaltung im Drehstromnetz zu schwerwiegenden Störungen führen.

Des weiteren sind Schnappschalter mit Zwangstrennung bekannt, die diese angeführten Nachteile der Tastschalter nicht aufweisen; derartige bekannte Schnappschaltsysterae haben jedoch den Nachteil,

j_q daß bei Betätigung des Stößels der Kontaktdruck zum Sprungpunkt bin 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

j₅ damit eine starke Erwärmung und ein hoher Kontaktverschleiß auftreten. Bei längerem Verharren im Umspringbereich kann es darüber hinaus zu Kontaktverschweißungen kommen. Die Sprungsysteme haben jedoch den Vorteil, daß direkt nach

_:i0 dem Umspringen eine ausreichende Kontaktöffnungsweite vorhanden ist. Bei mehrpoligen Systemen öffnen alle Kontaktstellen fast gleichzeitig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schnappschalter ist die ungenaue Definierung des Schaltpunktes: durch die ver-

_a5 wendeten federkrafiabhängigen. jedoch sehr empfindlichen Systeme.

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 bei einer Verschmutzung der Haftflächen die Betätigung zu früh und unkontrolliert erfolgt.

Es ist des weiteren bereits ein Sprungschaltwerk für elektrische Endschalter bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 190 088), bei dem die sprunghafte Umschaltung unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit immer an dem genau gleichen Ort des auf den Schalter einwirkenden Teiles stattfindet, bei dem aber eine zwangläufige Kontaktbetätigung nicht gegeben ist.

Ferner ist ein elektrischer Umschalter bekannt (deutsche Patentschrift 426 708), bei dem die eigentliche Scbaltbrücke mechanisch verklinkt und durch Anschläge nach Vorspannung einer Feder ausgelöst wird. Bricht die Feder, ist keine Funktion mehr gegeben, so daß bei weiterer Betätigung zwar die Schaltklinken abgehoben werden, die Schaltbrücke jedoch überhaupt nicht bewegt wird. Dadurch ist eine Zwangsläufigkeit der Kontakttrennung nicht gegeben. Darüber hinaus sind auch elektrische Schalter bekannt (deutsche Patentschrift 1 118 315), bei denen zwei ringförmige Magnete in Stößelrichtung hintereinander beweglich angeordnet sind, in sich die Tasterdruckfeder und die Rückstellfeder aufnehmen und einen im Luftspalt zwischen beiden Magneten beweglichen Anker besitzen, wobei die Anordnung so ausgelegt ist, daß die von der Tasterdruckfeder und dem Gegenmagneten ausgeübte Kraft geringer ist als die Kraft der Rückstellfeder. Derartige Schalter ermöglichen ebenfalls keine zwangläufige Kontakt-

betätigung.

Schließlich sind auch Drucktaster bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 219 111), bei denen ein ortsfester, ringförmiger Dauermagnet mit einer in

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Stößelrichtung beweglichen Haftplatte zusammenwirkt. Das Umspringen des Systems erfolgt jeweils dann, wenn eine Feder eine vorbestimmte Vorspannung erreicht hat, die die Haftkräfte des Magnetsystems übersteigt. Insgesamt gesehen ist diese Anordnung recht labil und störanfällig; ferner ist eine Zwangstrennung bei der Kontaktbetätigung nicht gegeben.

Ziel vorliegender Erfindung ist es, bei Schaltern der eingangs erörterten Art eine zwangläufige Trennung der Kontakte zu erzielen, so daß die in der elektrischen Steuerungstechnik bei Sicherbeitskreisen gestellten Forderungen in vollem Umfange erfüllt werden können.

Dies wird gemäß der Erfiadung dadurch erreicht, daß das Sprungglied innerhalb des Betätigungsstößels in dessen Längsrichtung zwischen zwei Anschlägen zwangsweise verschiebbar ist und ein Haftglied trägt, welches mit der Dauermagnetanordnung zusammenwirkt, daß die Dauermagnetanordnung aus mindestens zwei Eirizelmagneten besteht, weiche jeweils die Schaltstellungen bestimmen, und daß das Sprungglied zwischen zwei Federn eingespannt ist, welche sich an gegenüberliegenden Aufnahmen im Betätigungsstößel abstützen, der seinerseits von einer im Schaltergehäuse abgestützten Rückführfeder in der Ausgangsstellung gehalten wird.

Die Einzelmagnete sind dabei vorzugsweise im Gehäuse mittels Stiften gelagert, die aus nicht magnetisierbarem Material bestehen und lose im Gehäuse angeordnet sind. Ein in seiner Längsachse verschiebbarer Kontaktschieber weist einen Zapfen auf, über den der Kontaktschieber lösbar mit dem Sprungglied verbunden ist. Zweckmäßigerweise ist auf dem Kontaktschieber eine Markierung vo'gesehen, durch die die Einbaulage festgelegt ist.

Nach .iner speziellen Ausgestaltung der Erfindung werden durch eine leicht lösbare, nach oben abnehmbare Abdeckung die Festkontakte sowie der Kontaktschieber in ihrer Lage gehalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Schnappschalter wird die in der elektrischen Steuerungstechnik gestellte Forderung erfüllt, eine zwangJäufige Kontaktbetätigung zu erzielen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen

F i g. I eine perspektivische Darstellung eines erfindungsge-näßen Schnappschalters,

F i g. 2 a cine Seitenansicht des Schalters nach F i p. I im Schnitt,

Fig. 2b eine Seitenansicht des Schalters nach F i g. T in Aufsicht, teilweise geschnitten, und

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Sprungvorgiinges an Hand aufeinanderfolgender Augenblicksstellungen des Schalters.

Das Gehäuse i besteht aus elektrisch nichtleitendem Material und ist durch eine mit einem Ausschnitt 11 versehene Zwischenwand 13 in eine obere Kontaktkammer 14 und in eine untere Sprungsystemkamrncr 5 unterteilt. Das Gehäuse ist oben und unten durch transparente Abdeckungen 2 und 3 verschlossen. Die obete Kontaktkammer 14 nimmt den in seiner Längsachse verschiebbaren Kontaktschieber 7 mit den umsteckbaren Schaltstücken 6 auf. Die Festkontakte 4 weiset! an den Kontaktstellen beidseitig Kontaktmatcrial auf und sind in Aussparungen eineesteckt. Sie werden durch die lösbare Abdeckung 2 in ihrer Lage fixiert. Die untere Sprungsystemkammer 5 nimmt den Betätigungsstößel 12, das Sprungglied 10 und die Dauermagnetanordnung 19,20 mit den Haftplatten 21,22 auf. Die Betätigung

S erfolgt von außen über den Betätigungsstößel 12, der so ausgebildet ist, daß er das Sprungglied 10 in einer Aussparung in sich aufnimmt. Das Sprungglied ist in Achsrichtung des Betätigungsstößels verschiebbar gefühjt. Zwei Druckfedern 15,16 sind in Ausnehmungen im Betätigungsstößel und im Sprungglied in Achsrichtung zu beiden Seiten des Sprunggliedes gegeneinander wirkend eingesetzt. Das Sprungglied nimmt das quer zur Achsrichtung stehende und nach beiden Seiten herausragende metallische Haftglied 17 auf. Zwischen Betätigungsstößelende und Gehäusewand ist die vorgespannte Rückführfeder 18 eingesetzt. Die zu beiden Seiten des Betätigungsstößel"· liegenden keramischer. Magnetanordnungen 19. 20 mit ihren metallischen Haftr'.itten 21, 22 sind mit

ao einem nicht magnetisicrbaren St'ft 27 lose im Gehäuse I fixiert.

Die Rückführfeder 18 hält den Betätigungsstößel 12 in die Ausgangsstellung gedrückt. Das Haftglied 17 >:egt beidseitig auf den Haftplatten 21, 22 auf.

Die Auflagekraft wird einerseits dadurch erreicht. daß die magnetische Kraft das Haftglied ?nzieht, und andererseits dadurch, daß die Druckfeder 16 von der Rückführfeder 18 gespannt wira, und die Kraft auf das Sprungglied 10 und somit auch auf das Haftgiied 17 überträgt. Die Druckfeder 15 ist in dieser Ausgangsstellung entspannt. Bei Betätigung, d. h. Eindrücken des Betätigungsstößels wird die Rückführfeder 18 zusammengedrückt, die Druckfeder 15 wird gespannt und die Druckfeder 16 entspannt. Die heaern 15 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 23 des Betätigungsstößels gegen die voidere Stirnseite 30 des Sprunggliedes 10, so wird das Haftglied 17 zwangläufig von den Haftplatten 21, 22 abgehoben. Die in dieser Stellung stark vorgespannte Druckfeder 15 bewegt das Sprungglied unter Überwindung der magnetischen Haftkraft und der stark entspannten Druckfeder 16 mit hoher Geschwindigkeit auf den Magneten 20 zu, der über das Haftglied 17 das Sprungglied in der hinteren Lage festhält. In dieser Stellung ist die Stirnfläche 31 des Sprunggliedes von der hinteren Anschlagkante 29 des Betätigungsstößels bereits so weit entfernt, daß

^o '-'iese nicht zur Anlage kommt. Das Maß zwischen der vorderen Anschlagkante 28 des Betätigungsstößels und der vorderen Stirnseite 30 des Sprunggliedes im umgesprungenen Zustand ergibt den Nachlauf des Betätigungsstößels. Die Zwangläufigkcit der Hin- und Herbewegung des Sprungglicdes 10 beim Ausfall der Druckfedern 15, 16 oder der magnetischen Haflkräfle kann auch rein mechanisch über die Betätigungsstößel-Anschlagkanten 28, 29 erfolgen. Beim Zurückfahren des Betätigungsstößels wiederholt sich dieser Umschnappvorgang in umgekehrter Reihenfolge.

Der Kontaivtschieber 7 weist an seiner Unterseite einen Zapfen 8 auf. Dieser greift durch einen Ausschnitt 11, der sich in der Zwischenwand 13 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 32 vorcesehen. Diese nehmen die Kontakt-

druckfedern 23, 24, 25 und die Führungsplättchen 26 sowie die Schaltstücke 6 auf. Die Führungsplättchen 26 aus Isolierstoff weisen seitwärts kleine Zapfen auf, welche das Herausfallen aus dem Schieber verhindern, 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 M der Schaltstücke befinden, in die Löcher der F rungsplättchen ein. Da die Festkontakte 4 beidse eine Kontaktmatcrialauflagc aufweisen, ist es mögl die Kontaktbestückung durch Umsetzen der Sch stücke wahlweise als Öffner oder Schließer oder a als Umschalter zu wählen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   J. Elektrischer Schnappschalter mit Betätigungsstößel und einem magnetischen Kraftspeicher, einer Dauermagnetanordnung und einem mit dieser zusammenwirkenden und unter Federvorspannung stehenden Sprungglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprungglied (10) innerhalb des Betätigungsstößels (12) in dessen Längsrichtung zwischen zwei Anschlägen (28,29) zwangsweise verschiebbar ist, und ein Haftglied (17) trägt, welches mit der Dauermagnetanordnung (19,20) zusammenwirkt, daß die Dauermagnetanordnung (19,20) aus mindestens zwei Einzelmagneten besteht, welche jeweils die Schaltstellungen bestimmen, und daß das Sprungglied (10) zwischen zwei Federn (15,16) eingespannt ist, welche sich an gegenüberliegenden Aufnahmen im Betätigungsstößel (12) abstützen, welcher seinerseits von einer im Schaltergehäuse abgestützten Rückführfeder (18) in der Ausgangsstellung gehalten wird.
2. 2. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelmagnete (19, 20) im Gehäuse (1) mittels Stiften (27) gelagert sind.
3. 3. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktschieber (7) über Zapfen (8) lösbar mit dem Sprungglied (10) verbunden ist.
4. 4. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktschieber (7) eine Markierung (9) aufweist, die die Einbaulage festlegt.
5. 5. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schalter nach oben abdeckende Abdeckplatte (2) gleichzeitig die Festkontakte (4) und den Kontaktschieber (7) fixiert.