DE19808153A1

DE19808153A1 - Funktionseinheit mit einem Näherungsschalter

Info

Publication number: DE19808153A1
Application number: DE1998108153
Authority: DE
Inventors: Andreas Hornstein; Roger Varma
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionseinheit mit einem Näherungsschalter und einem den Näherungsschalter aufnehmenden hülsenförmigen Aufnahmekörper zur Monta ge des Näherungsschalters, wobei der Näherungsschalter ein hülsenförmiges Gehäuse mit einer gewindelosen Außenfläche und der hülsenförmigen Aufnahmekörper eine korrespondierende gewindelose Innenfläche hat.

Näherungsschalter haben durch ihre berührungslose Arbeitsweise für den industriel len Einsatz nahezu ideale Voraussetzungen. Sie arbeiten verschleißfrei, ermöglichen hohe Schaltfrequenzen und Schaltgenauigkeiten und sind unempfindlich gegenüber Vibrationen, Staub und Feuchtigkeit. Aus diesem Grunde sind Näherungsschalter mil lionenfach im Einsatz und beweisen seit Jahrzehnten ihre Zuverlässigkeit in allen Be reichen. Näherungsschalter werden dabei häufig als Endschalter zur Steuerung von Maschinen eingesetzt. Als Näherungsschalter können dabei je nach Einsatzgebiet induktive, kapazitive oder optische bzw. optoelektronische Näherungsschalter ver wendet werden.

Ein Großteil der in der Praxis angebotenen Näherungsschalter hat eine kreiszylindri sche Bauform, wobei das Gehäuse des Näherungsschalters ein Außengewinde auf weist. Die Montage eines derartigen Näherungsschalters erfolgt dann durch Ein schrauben des Näherungsschalters in eine entsprechende Gewindebohrung. Ist der Näherungsschalter einjustiert, d. h. hat er seine vorgesehene Position erreicht, so wird er mittels mindestens einer Mutter in der Gewindebohrung fixiert. Muß der Nähe rungsschalter aufgrund eines Defekts ausgewechselt werden, so muß der neu einge setzte Näherungsschalter in aufwendiger Weise wieder neu justiert werden, wozu ei nerseits Fachpersonal erforderlich ist und was andererseits zu erheblichen Stillstands zeiten der Maschine führt.

Zur Lösung des zuvor aufgezeigten Problems ist es bekannt, eine Anschlaghülse zu verwenden, in die ein Näherungsschalter herkömmlicher Bauart eingesetzt wird. Durch einen an der Anschlaghülse ausgebildeten Festanschlag ist beim Auswechseln eines Näherungsschalters ein Nachjustieren nicht mehr erforderlich. Eine derartige Funktionseinheit ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 88 05 837 bekannt. Nachteilig bei der Verwendung eines herkömmlichen Näherungsschalters in Verbindung mit einer derartigen Anschlaghülse ist es jedoch, daß durch die An schlaghülse das Verhältnis von verfügbarem Innendurchmesser des Näherungsschal ters zum gesamten Außendurchmesser, d. h. zum Außendurchmesser der Anschlag hülse bzw. zum erforderlichen Durchmesser der Gewindebohrung verringert wird.

Ein wichtiges Kriterium für Näherungsschalter ist der maximal mögliche Schaltab stand. Dabei gilt - in erster Näherung -, daß der maximale Schaltabstand eines kreis runden Näherungsschalters proportional zu seinem Durchmesser ist. Bei einem in duktiven Näherungsschalter beispielsweise hängt der maximale Schaltabstand u. a. von der Größe der verwendeten Spule ab, deren maximaler Durchmesser notwendi gerweise durch den verfügbaren Innendurchmesser des Näherungsschalters begrenzt ist. Bei einem einbaubedingten maximal zur Verfügung stehendem Durchmesser der Gewindebohrung weist somit eine Funktionseinheit aus einer Anschlaghülse und ei nem herkömmlichen Näherungsschalter einen geringeren Schaltabstand auf als ein ohne Anschlaghülse in die Gewindebohrung eingeschraubter herkömmlicher Nähe rungsschalter. Somit tritt bei beengten Einbaubedingungen das Problem auf, daß der Vorteil der Verwendung einer Anschlaghülse bei einem eventuellen späteren Austau schen des Näherungsschalters durch einen geringeren maximalen Schaltabstand er kauft wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Funktionseinheit der in Rede stehenden Art zur Verfügung zu stellen, die einerseits ein schnelles Aus wechseln eines defekten Näherungsschalters ermöglicht, andererseits den maximalen Schaltabstand des Näherungsschalters nicht verringert.

Diese Aufgabe ist zunächst und im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Summe aus der Wandstärke des hülsenförmigen Gehäuses des Näherungsschalters und der Wandstärke des hülsenförmigen Aufnahmekörpers so gering ist, daß der verfügbare Innendurchmesser des Näherungsschalters in etwa dem eines funktionsgleichen Nä herungsschalters mit einem Außengewinde entspricht. Dabei wird unter einem funk tionsgleichen Näherungsschalter ein Näherungsschalter verstanden, der den gleichen Außendurchmesser wie der hülsenförmige Aufnahmekörper hat, der anstelle der er findungsgemäßen Funktionseinheit in dieselbe Gewindebohrung einschraubbar ist. Anstelle eines bisher verwendeten herkömmlichen funktionsgleichen Näherungs schalters kann die erfindungsgemäße Funktionseinheit aus Näherungsschalter und hülsenförmigem Aufnahmekörper verwendet werden, ohne daß die Gewindebohrung vergrößert werden muß und ohne daß der maximale Schaltabstand des Näherungs schalters reduziert ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem ein Außengewinde M12 aufweisenden Aufnahmekörper beträgt beispielsweise die Wandstärke des Aufnah mekörpers nur 0,88 mm und die Wandstärke des hülsenförmigen Gehäuses des Nähe rungsschalters nur 0,3 mm. Somit beträgt die Summe der Wandstärken nur 1,18 mm, was etwa der Windstärke eines herkömmlichen Näherungsschalters mit einem Außen gewinde M12 entspricht.

Vorteilhafterweise ist bei der erfindungsgemäßen Funktionseinheit an dem hülsen förmigen Aufnahmekörper ein Endanschlag für den Näherungsschalter ausgebildet, so daß nach dem Auswechseln eines Näherungsschalters ein Nachjustieren nicht er forderlich ist, und um eine sichere Positionierung des Näherungsschalters in dem Auf nahmekörper zu gewährleisten, weist die Funktionseinheit vorteilhafterweise einen Feststellmechanismus zur Fixierung des Näherungsschalters in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper auf.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Funktionseinheit weiterzubilden, insbesondere den Feststellmechanismus zur Fixie rung des Näherungsschalters in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper auszugestal ten. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei spiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1

a) einen hülsenförmigen Aufnahmekörper,
b) das hülsenförmiges Gehäuse eines Näherungsschalters und
c) das hülsenförmiges Gehäuse eines Näherungsschalters nach b), mon tiert in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper nach a),

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem eine Mutter aufweisenden Feststellmechanismus,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionsein heit, auch hier wiederum mit einem eine Mutter aufweisenden Feststell mechanismus,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem zwei Schrauben aufweisenden Feststellmechanismus,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem eine Mutter und eine Schraube aufweisenden Feststellmecha nismus und

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem Bajonettverschluß als Feststellmechanismus.

Die Figuren zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Funktionseinheit, bestehend aus einem Näherungsschalter 1 und einem den Nähe rungsschalter 1 aufnehmenden hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 zur Montage des Näherungsschalters 1.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat der Näherungsschalter 1 ein hülsen förmiges Gehäuse 3 mit einer gewindelosen Außenfläche und der hülsenförmige Auf nahmekörper 2 eine korrespondierende gewindelose Innenfläche 4. Der Aufnah mekörper 2 weist ein Außengewinde 5 auf, so daß die Funktionseinheit in einer ent sprechenden Gewindebohrung befestigt werden kann. Die Wandstärke 6 des hülsen förmigen Gehäuses 3 und die Wandstärke 7 des hülsenförmigen Aufnahmekörpers 2 sind dabei so gering, daß die Summe aus den Wandstärken 6 und 7 in etwa der Wandstärke eines herkömmlichen, funktionsgleichen Näherungsschalters entspricht. Dabei wird ein Näherungsschalter als funktionsgleich bezeichnet, wenn der verfüg baren Innendurchmesser dieses Näherungsschalters dem Innendurchmesser 8 des hülsenförmigen Gehäuses 3 entspricht. Bei einem solchen funktionsgleichen Nähe rungsschalter entspricht dann auch - bei gleicher elektronischer Schaltung des Nähe rungsschalters - der maximale Schaltabstand dem der erfindungsgemäßen Funktions einheit. Da der hülsenförmige Aufnahmekörper 2 denselben Außendurchmesser 9 wie ein funktionsgleicher Näherungsschalter hat, kann die erfindungsgemäße Funktions einheit in eine gleich große Gewindebohrung eingeschraubt werden.

Wie aus der Fig. 1b zu ersehen ist, weist der hülsenförmige Aufnahmekörper 2 einen Endanschlag 10 für den Näherungsschalter 1 auf, so daß ein schnelles, positionsrich tiges Montieren des Näherungsschalters 1 möglich ist.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Funktionseinheit dargestellt, wobei die Funktionseinheit einen Feststellmechanismus 11 aufweist, der im wesentlichen aus einer Mutter 12 und einem O-Ring 13 besteht. Die Mutter 12 ist mittels mechanischer Verformung, nämlich durch eine Bördelung, unverlierbar mit dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 verbunden, und der O-Ring 13 ist innerhalb der Mutter 12 vorgesehen. Das hülsenförmige Gehäuse 3 weist in seinem Endbereich 15 eine Vertiefung 16 auf, nämlich ein umlaufende Nut, in welche der O-Ring 13 im montierten Zustand des Näherungsschalters 1 einrastet. Durch ein Anziehen der Mut ter 12 wird der O-Ring 13 noch besonders fixiert, wobei jedoch auch schon bei nicht angezogener Mutter 12 der Näherungsschalter 1 unverlierbar mit dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 verbunden ist. Die Mutter 12 weist eine Außenrändelung 17 auf, so daß sie einfach von Hand angezogen werden kann. Das hülsenförmige Gehäuse 3 weist in dem aus dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 herausragenden Bereich 18 eine Ausnehmung 19 auf, die als Sichtfenster für eine Zustands-LED dient. Darüber hinaus weist das hülsenförmige Gehäuse 3 eine Außenrändelung 20 auf, die sich im montierten Zustand der Funktionseinheit im Bereich der Mutter 12 befindet. Die In nenfläche 4 des hülsenförmigen Aufnahmekörpers 2 weist eine zu der Außenrände lung 20 korrespondierende Verzahnung 21 auf, die so ausgebildet ist, daß die Außen rändelung 20 beim Einführen des Näherungsschalters 1 in den hülsenförmigen Auf nahmekörper 2 in die Verzahnung 21 eingreift. Dadurch wird ein ungewolltes Ver drehen des Näherungsschalters 1 in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 verhin dert.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Funktionseinheit besteht der Feststellmechanismus 11 lediglich aus einer Mutter 12. Das hülsenförmige Gehäuse 3 weist zwei Federringe 14 auf, die in entsprechenden Vertiefungen 16 angeordnet sind. Durch diese beiden Fe derringe 14 ist die Mutter 12 unverlierbar mit dem hülsenförmigen Gehäuse 3 verbun den. Zum Fixieren des Näherungsschalters 1 in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 wird die Mutter 12 nach dem Einstecken des Näherungsschalters 1 in den hülsen förmigen Aufnahmekörper 2 auf das Außengewinde 5 des hülsenförmigen Aufnah mekörpers 2 aufgeschraubt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Funktionseinheit, bei der zu dem Feststellmecha nismus 11 mindestens auch eine Schraube 22 gehört.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind in dem Endbereich 23 des hülsen förmigen Aufnahmekörpers 2 zwei Gewindebohrungen 24 vorhanden, in die zwei Schrauben 22 jeweils senkrecht zur Längsachse des Näherungsschalters 1 und des hülsenförmigen Aufnahmekörpers 2 eingeschraubt werden können. Durch Anziehen der Schrauben 22 wird der Näherungsschalter 1 fixiert, indem die Schrauben 22 in eine Vertiefung 16 am hülsenförmigen Gehäuse 3 eingreift.

Bei der Ausführungsform der Funktionseinheit gemäß Fig. 5 weist der Feststellme chanismus 11 neben einer Schraube 22 auch noch eine Mutter 12, einen O-Ring 13 und einen Federring 14 auf. Die Mutter 12 ist durch den Federring 14 drehbar, jedoch unverlierbar mit dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 verbunden. Der O-Ring 13 stellt sicher, daß sich die Mutter 12 nur gewollt drehen kann, sich also nicht unge wollt lockern kann. Die Mutter 12 weist eine Gewindebohrung 25 auf, in die die Schraube 22 zur Fixierung des Näherungsschalters 1 in dem hülsenförmigen Auf nahmekörper 2 eingeschraubt wird. Wie bei der Ausführung gemäß Fig. 4 weist auch bei der Ausführung gemäß Fig. 5 das hülsenförmige Gehäuse 3 eine Vertiefung 16 auf, in die die Schraube 22 beim Festziehen eingreift. Dadurch, daß die Mutter 12, be zogen auf den hülsenförmigen Aufnahmekörper 2, drehbar ist, kann die Schraube 22 in die Position gebracht werden, in der sie am einfachsten zugänglich ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit mit einem Bajonettverschluß 26; am hülsenförmigen Gehäuse 3 des Näherungsschal ters 1 sind Zapfen 27 und im hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 zu den Zapfen 27 korrespondierende Ausnehmungen 28 ausgebildet. Die Fixierung des Näherungs schalters 1 in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper 2 erfolgt in einfacher Weise durch Einschieben und anschließendes Drehen des Näherungsschalters 1. Hierzu weist das hülsenförmige Gehäuse 3 in seinem aus dem hülsenförmigen Aufnahmekör per 2 herausragenden Bereich 18 eine Außenrändelung 29 auf.

Claims

1. Funktionseinheit mit einem Näherungsschalter (1) und einem den Näherungsschal ter (1) aufnehmenden hülsenförmigen Aufnahmekörper (2) zur Montage des Nähe rungsschalters (1), wobei der Näherungsschalter (1) ein hülsenförmiges Gehäuse (3) mit einer gewindelosen Außenfläche und der hülsenförmigen Aufnahmekörper (2) eine korrespondierende gewindelose Innenfläche (4) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus der Wandstärke (6) des hülsenförmigen Gehäuses (3) des Nähe rungsschalters (1) und der Wandstärke (7) des hülsenförmigen Aufnahmekörpers (2) so gering ist, daß der verfügbare Innendurchmesser (8) des Näherungsschalters (1) in etwa dem eines funktionsgleichen Näherungsschalters mit einem Außengewinde ent spricht.

2. Funktionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmi gen Aufnahmekörper (2) einen Endanschlag (10) für den Näherungsschalter (1) auf weist.

3. Funktionseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funk tionseinheit einen Feststellmechanismus (11) zur Fixierung des Näherungsschalters (1) in dem hülsenförmigen Aufnahmekörper (2) aufweist.

4. Funktionseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellme chanismus (10) eine Mutter (12) aufweist.

5. Funktionseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (12) unverlierbar mit dem hülsenförmigen Aufnahmekörper (2) oder dem hülsenförmigen Gehäuse (3) des Näherungsschalter (1) verbunden ist.

6. Funktionseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mut ter (12) ein O-Ring (13) und/oder ein Federring (14) zugeordnet ist.

7. Funktionseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmi ges Gehäuse (3) des Näherungsschalters (1) in seinem Endbereich (15) eine umlau fende Vertiefung (16) aufweist und der O-Ring (13) oder der Federring (14) einrastet.

8. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellmechanismus (11) mindestens eine mit ihrer Längsachse senkrecht zur Längsachse des Näherungsschalters (1) verlaufende Schraube (22) aufweist.

9. Funktionseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststellme chanismus (11) als Bajonettverschluß (26) mit mindestens einem Zapfen (27) und ei ner zu dem Zapfen (27) korrespondierenden Ausnehmung (28) ausgebildet ist.

10. Funktionseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (27) am hülsenförmigen Gehäuse (3) des Näherungsschalters (1) und die zu dem Zapfen (27) korrespondierende Ausnehmung (28) im hülsenförmigen Aufnahmekörper (2) ausgebildet sind.

11. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Gehäuse (3) des Näherungsschalters (1) eine Außenrändelung (20) aufweist und an der Innenfläche (4) des hülsenförmigen Aufnahmekörpers (2) eine der Außenrändelung (20) des Gehäuses (3) entsprechende Verzahnung (21) ausgebildet ist.

12. Funktionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Aufnahmekörper (2) ein Außengewinde (5) aufweist.