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Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung umfassend eine Aneinanderreihung einer Anzahl von Schaltgliedern, die in Ruheposition an Kontaktstellen miteinander leitend verbunden sind und von denen unter Einwirkung einer äußeren Kraft mindestens zwei Schaltglieder aus der Ruheposition und der leitenden Verbindung bringbar sind.
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In der
EP 0 103 726 B1 ist eine Sicherheitsleiste dieser Art beschrieben, die eine Vielzahl von Schaltgliedern mit einem zylindrischen Isolierkörper und darin eingebettetem Kontaktstift umfassen. Die Kontaktstifte ragen auf beiden Seiten aus dem Isolierkörper heraus. Die Schaltglieder sind in einem Schlauch aneinandergereiht angeordnet und in Ruhestellung unter der Einwirkung der Verspannung des Schlauchs an ihren Kontaktstellen zusammengedrückt, so dass ein Ruhestrom fließen kann. Wirkt eine Kraft von außen auf den Schlauch, wird der Schlauch mit den Schaltgliedern gebogen und die Schaltglieder führen gegeneinander eine Kippbewegung aus, so dass der Kontakt bzw. Stromfluss unterbrochen wird.
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Bei einer Schließkantensicherung gemäß
DE 38 21 305 C2 , die eine Anzahl von auf Expanderschnüren aufgereihten Schaltgliedern umfasst, weisen die aufeinanderzu gerichteten Endflächen der aneinander anliegenden Schaltglieder gleichgerichtete Neigung auf, während mittig beidseits ein Kontaktleiter und eine Niete jeweils an einer ebenen Fläche angeordnet sind und einen leitenden Kontakt bilden. Durch die beschriebene Ausführung der Endflächen wird eine Keilwirkung für die Betätigung der Schaltleiste erreicht.
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Bei einer weiteren, aus der
DE 198 61 101 C2 bekannten Schließkantensicherung sind Kugeln mit umlaufenden elektrischen Kontaktflächen auf einer Expanderschnur aufgereiht derart, dass sie mit einer gewissen Vorspannung an ihren Anlagebereichen aneinandergepresst sind. Eine aus diesen Kugeln gebildete Kette wird in einen Schlauch eingeführt. Bei Ausübung eines Verformungsdrucks von außen werden die Kugeln auseinander gezogen und der Ruhestrom unterbrochen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung mit einer Anzahl von Schaltgliedern zu schaffen, die sich durch eine sichere leitende Verbindung in der Ruheposition auszeichnet.
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Diese Aufgabe ist durch die Erfindung bei einer Schaltanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltanordnung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Schaltanordnung gemäß der Erfindung umfasst somit eine Aneinanderreihung einer Anzahl von Schaltgliedern, die in Ruheposition an Kontaktstellen miteinander leitend verbunden sind und von denen unter Einwirkung einer äußeren Kraft mindestens zwei Schaltglieder aus der Ruheposition und der leitenden Verbindung bringbar sind. Mehr im Einzelnen, die Schaltglieder bestehen aus einem nicht leitenden Grundkörper und sind an einem Ende mit einer konkaven Aufnahme sowie am anderen Ende komplementär konvex ausgebildet. Das konvexe Ende eines Schaltglieds ist in der konkaven Aufnahme des entsprechenden benachbarten Schaltglieds aufgenommen. Die konkave Aufnahme oder das konvexe Ende ist mit einem zentralen leitenden Bereich ausgebildet und am jeweils anderen Ende des Schaltglieds sitzt ein elastisch vorgespannter, leitender Kontaktteil, der in leitender Verbindung mit dem leitenden Bereich steht. Der leitende Kontaktteil und der leitende Bereich befinden sich in der Ruheposition in Druckkontakt mit dem leitenden Bereich und dem leitenden Kontaktteil der entsprechenden benachbarten Schaltglieder. Unter Einwirkung einer äußeren Kraft erfolgt eine Verdrehung des konvexen Endes eines Schaltglieds in seiner Aufnahme und damit eine Bewegung des elastisch vorgespannten, leitenden Kontaktteils von dem entsprechenden leitenden Bereich fort und damit eine Trennung der leitenden Verbindung.
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Das konvexe Ende eines Schaltglieds, das bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kugelförmig ist, aber auch andere Kontur (z. B. elliptisch) haben kann, sitzt in der zugehörigen Aufnahme des benachbarten Schaltglieds wie Gelenkkugel und Gelenkpfanne. Die montierten Schaltglieder bilden wiederum in ihrer Aneinanderreihung eine Art Kette. Durch den Formschluss der Lagerung – mit dem erforderlichen Spiel – und die durch eine Drehbewegung ermöglichte Unterbrechung des Stromflusses ist eine temperaturunabhängige Auslösung eines Schaltsignals ermöglicht.
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Durch die Form der Schaltglieder wird definiert, welcher Grad der Verdrehung innerhalb der Kette möglich ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltglieder ist zwischen dem konkav und dem konvex ausgebildeten Ende eines Schaltglieds ein Bereich mit geringerem Durchmesser vorgesehen. Dieser beispielsweise halsartige Bereich dient bei Verdrehung des Schaltglieds in der Aufnahme als Anschlag und Begrenzung der Drehbewegung. Hierzu kann z. B. die konkave Aufnahme durch Wandungen begrenzt sein, die am äußeren Ende zu einander hin hakenartig ausgebildet sind. Bei einer Drehbewegung des mit seinem konvexen Ende in der Aufnahme gelagerten benachbarten Schaltglieds tritt dann eines der Hakenenden mit dem halsartigen Bereich in Eingriff und blockiert eine weitere Drehung.
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Es ist möglich, die Schaltglieder ohne Anschlag auszuführen. Wichtig ist, dass sie ausreichend beweglich aneinandergereiht sind. Vorteilhaft sind sie mit Spiel mit ihrem konvexen Ende in der Aufnahme des benachbarten Schaltglieds gelagert, so dass sie durch die sie umschließende Aufnahme gehaltert sind und so eine zusätzliche Halterung wie z. B. eine Schnur oder dergleichen entfallen kann. Zu diesem Zweck ist z. B. im Falle eines kugelförmigen Endes die dieses umschließende Aufnahme so ausgebildet, dass sie einen Winkel von mehr als 180°, z. B. 230° oder 260°, umschließt.
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Das bewegliche Schaltteil kann somit entweder im Schaltgliedende der konkaven Aufnahme oder im konvexen Ende vorgesehen sein. Der komplementäre leitende Bereich ist entsprechend am anderen Ende vorgesehen. Statt einer zwischengeschalteten Feder kann das bewegliche Schaltteil selbst flexibel mit Vorspannung ausgestattet sein, um einen sicheren leitenden Kontakt mit dem zugeordneten leitenden Bereich zu liefern.
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Der zentrale leitende Bereich kann aus einem leitenden Material sein. Er kann auch aus einer leitenden Materialkombination sein, beispielsweise einem Kunststoff mit entsprechendem Anteil an leitfähigem Material.
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Vorzugsweise ist der Kontaktteil federbeaufschlagt. Die Federkraft gewährleistet, dass der Kontaktteil bzw. dessen Kontaktende mit ausreichender Kraft auf das Nachbarglied drückt und die leitende Verbindung in der Ruhe- bzw. Mittelposition stets sichergestellt ist.
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Wenn der Kontaktteil außen mit einer Spitze endet, kann ein definiertes Umschalten erzielt werden, wenn das konvexe Ende des betreffenden Schaltglieds in der Aufnahme gedreht wird und der Kontaktteil den leitenden Bereich verlässt.
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Der leitende Kontaktteil und der leitende Bereich eines Schaltglieds können sich durch Kraftschluss in Verbindung befinden. Liegt eine Feder direkt am Kontaktteil und am leitenden Bereich an, kann der elektrische Kontakt zwischen ihnen durch die Feder vorgesehen sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schaltglieds sind der leitende Kontaktteil und der leitende Bereich durch einen Draht verbunden, um die elektrische Verbindung sicherzustellen. Der Draht kann im Fall einer Feder durch diese durchgeführt sein und hat genügend Länge, um eine elastizitätsbedingte Fortbewegung des Kontaktteils ohne Bruch zu ermöglichen. Die Feder kann sich z. B. am Gehäuse abstützen und dient dann nicht als leitende Verbindung zwischen Kontaktteil und leitendem Bereich.
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Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung beschrieben. Diese Darstellung dient lediglich zur Veranschaulichungszwecken und soll die Erfindung nicht auf die konkret angegebenen Merkmalskombinationen einschränken. Es zeigen
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1 eine schematische Schnittansicht eines Schaltglieds einer Schaltanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Schnittansicht einer Schaltanordnung mit Schaltgliedern gemäß 1 im montierten Zustand,
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3 eine schematische Darstellung der Schaltanordnung von 2 bei Einwirkung einer Kraft (Punktlast) und
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4 eine schematische Darstellung der Schaltanordnung von 2 bei Einwirkung einer Kraft (Flächenlast),
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5 eine schematische Schnittansicht eines Schaltglieds einer Schaltanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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6 eine schematische Schnittansicht einer Schaltanordnung mit Schaltgliedern gemäß 5 im montierten Zustand,
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7 eine schematische Darstellung der Schaltanordnung von 6 bei Einwirkung einer Kraft (Punktlast) und
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8 eine schematische Darstellung der Schaltanordnung von 6 bei Einwirkung einer Kraft (Flächenlast),
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Im folgenden wird anhand von 1 der Aufbau eines Schaltglieds 2 einer Schaltanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es besteht aus einem Grundkörper 4 aus nicht leitendem Kunststoff. Dieser hat ein konvex ausgebildetes Ende 6 und ist am anderen Ende mit einer konkaven Aufnahme 8 ausgebildet. Die die Aufnahme 8 begrenzenden Wandungen 10 sind am äußeren Ende 12 zueinander hin hakenartig ausgebildet. Zwischen dem konvexen Ende 6 und dem die konkave Aufnahme 8 aufweisenden Ende ist der Schaltgliedkörper halsartig mit einem Bereich 14 mit geringerem Durchmesser ausgebildet.
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Das Schaltglied 2 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 16 auf. Mit Abstand von der Aufnahme 8 ist die Durchgangsöffnung in einer Stufe 18 flanschartig erweitert und verjüngt sich zur Aufnahme 8 hin, wo sie mit einer Öffnungsfläche 20 endet. Der Bereich der Durchgangsöffnung 16 von der Stufe 18 bis zur Öffnungsfläche 20 ist von einem Metalleinsatz 22 ausgefüllt. Stattdessen könnte auch beispielsweise ein Kunststoff mit elektrisch leitender Eigenschaft vorgesehen sein. Der Metalleinsatz 22 dient als Widerlager für eine Kontaktfeder 24, die im nicht belasteten Zustand dargestellt ist. Die Kontaktfeder 24 drückt gegen einen Kontaktstift 26, der mit einer äußeren Spitze 28 endet.
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2 zeigt eine Anzahl von solchen Schaltgliedern 2 in montiertem Zustand. Der Kontaktstift 26 ist gegen den gegenüberliegenden Metalleinsatz 22 gedrückt und die Kontaktfeder 24 zusammengedrückt. Die ineinandersitzenden Schaltglieder 2 der Schaltanordnung bilden so eine Kette. Durch diese Kette hindurch besteht eine leitende Verbindung mittels der Elemente Metalleinsatz 22 – Kontaktfeder 24 – Kontaktstift 26 – Metalleinsatz 22 etc. Ein Gummiprofil 30 umgibt die Anordnung.
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Da die Schaltglieder 2 beweglich ineinander sitzen, können sie sich unter Krafteinwirkung in Bezug aufeinander verschwenken. Dabei dreht dann sich das konvexe Ende des betreffenden Schaltglieds 2 oder mehrerer Schaltglieder 2 in der zugehörigen Aufnahme 8 des daneben liegenden Schaltglieds 2, bis maximal das äußere Ende 12 von dessen entsprechender Wandung 10 gegen den benachbarten Bereich 14 anstößt. Der Kontaktstift 26 wird dabei aus dem Kontakt mit dem zugehörigen leitenden Bereich 22 gebracht und die leitende Verbindung in der Kette der Schaltglieder wird unterbrochen. Dies führt dann in üblicher Weise zu einem Signal der zugehörigen Überwachungseinrichtung und es kann dann eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst werden, z. B. wird dann ein Rolltor wieder zurückgefahren etc.
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3 veranschaulicht die Kraftauslenkung im Fall einer auf die Schaltanordnung wirkenden Punktlast (Kraft Kp). Diese drückt das Gummiprofil 30 an der Stelle 32 lokal ein, wobei es sich gegenüber an der Stelle 34 entsprechend ausbaucht. Es kommt dabei zu einer Auslenkung bzw. Verschwenkung von zwei Schaltgliedern 102, 202, deren konvexe Enden 106, 206 sich in ihren Aufnahmen 208, 8 drehen. Ihre konkav ausgebildeten Enden 108, 208 drehen sich entsprechend um die zugehörigen konvexen Enden bzw. Aufnahmen 6, 106 der benachbarten Schaltglieder 2, 102. Bei der Verschwenkung gelangt der Bereich 114 des Schaltglieds 102 zur Anlage an das der Einbauchung 32 zugewandte hakenförmige Ende 212 des Schaltglieds 202. Die Verschwenkung der Schaltglieder 102, 202 führt zum Lösen der leitenden Verbindung zwischen dem leitenden Bereich 222 des Schaltglieds 202 und dem Kontaktstift 126 des Schaltglieds 102. Die Schaltanordnung gibt aufgrund der Trennung der leitenden Verbindung ein Signal aus, wie oben beschrieben wurde. Die Kontaktstifte 26 und 226 der dem Schaltglied 102 benachbarten Schaltglieder 2, 202 sind dabei fast außer Eingriff bzw. Kontakt mit den entsprechenden leitenden Bereichen 122, 22 der Schaltglieder 102, 2 gelangt.
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4 veranschaulicht die Kraftauslenkung im Fall einer auf die Schaltanordnung wirkenden Flächenlast (Kraft Kf). Diese drückt das Gummiprofil 30 in einem Bereich 36 mit der Länge y in der Tiefe x ein. Gegenüberliegend der Einbauchung (Bereich 38) ist das Gummiprofil 30 ebenfalls etwa über die Länge y entsprechend ausgebaucht. Es kommt dabei zu einer Auslenkung bzw. Verschwenkung von zwei Schaltgliedern 102, 202 jeweils am Rande des Bereichs 36, d. h. diese Schaltglieder liegen im Übergang vom ausgelenkten Bereich 36 zu dem übrigen, in Ruhe gebliebenen Bereich des Gummiprofils 30. Die konvexen Enden 106, 206 der Schaltglieder 102, 202 drehen sich bei der Verschwenkung in ihren Aufnahmen 208, 8, während ihre konkav ausgebildeten Enden bzw. Aufnahmen 108, 208 sich um die von ihnen aufgenommenen konvexen Enden 6, 106 der benachbarten Schaltglieder 2, 102 drehen. Bei der Verschwenkung des Schaltglieds 102 gelangt der Bereich 114 des Schaltglieds 102 zur Anlage an das der Einbauchung bzw. Auslenkung 36 zugewandte hakenförmige Ende 12 des benachbarten Schaltglieds 2 im ausgelenkten Bereich 36. Das auf der kraftabgewandten Seite liegende, hakenförmige Ende 112 des Schaltglieds 102 gelangt in Anschlag an den Bereich 14 des benachbarten Schaltglieds 2, das in dem nicht ausgelenkten Bereich des Gummiprofils liegt. In entsprechender Weise kommt es zum Anliegen des Bereichs 214 des Schaltglieds 202 mit dem hakenförmigen Ende 12 des benachbarten Schaltglieds 2 in dem unausgelenkten Bereich des Gummiprofils 30 und zum Eingriff zwischen dem hakenförmigen Ende 212 des Schaltglieds 202 und dem Bereich 14 des benachbarten Schaltglieds im ausgelenkten Bereich 36 des Gummiprofils 30. Die konvexen Enden 6 und die Aufnahmen 8 der Schaltglieder 2 können jedoch auch so ausgebildet sein, dass es nicht unbedingt bei einer Krafteinwirkung zum Anliegen des Endes 12 am Bereich 14 eines benachbarten Schaltglieds 2 kommt. Die Verschwenkung der Schaltglieder 102, 202 führt zum Lösen der leitenden Verbindung von deren Kontaktstift 126, 226 und leitendem Bereich 122, 222 zu dem jeweils benachbarten leitenden Bereich 222, 22 bzw. dem jeweils benachbarten Kontaktstift 26, 126. Die Schaltanordnung gibt aufgrund der Trennung der leitenden Verbindung ein Signal aus, wie oben beschrieben wurde.
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Anhand von 5 wird als nächstes der Aufbau eines Schaltglieds 2 einer Schaltanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das Schaltglied 2 ist im Wesentlichen wie das in 1 gezeigte Schaltglied aufgebaut. Die Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Der Metalleinsatz 22 ist jedoch im konvexen Ende 6 vorgesehen und der durch die Kontaktfeder 24 beaufschlagte Kontaktstift 26 ragt im nicht montierten Zustand in die Aufnahme 8 hinein. Diese Anordnung ist somit umgekehrt zur Anordnung beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Funktion ist gleich, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungsfiguren ergibt.
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6 zeigt eine Anzahl von solchen Schaltgliedern 2 in montiertem Zustand. Der Kontaktstift 26 ist gegen den gegenüberliegenden Metalleinsatz 22 gedrückt und die Kontaktfeder 24 zusammengedrückt. Die ineinandersitzenden Schaltglieder 2 der Schaltanordnung bilden eine Kette wie beim ersten Ausführungsbeispiel und sind ebenfalls über die Metalleinsätze 22, Kontaktfedern 24, Kontaktstifte 26, etc. leitend verbunden. Bei Krafteinwirkung verschwenken sich die Schaltglieder 2 ebenfalls. Bei ausreichender Verschwenkung drückt der betreffende Kontaktstift 26 nicht mehr gegen den benachbarten leitenden Bereich 22 und die leitende Verbindung in der Kette ist an dieser Stelle unterbrochen.
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7 und 8 veranschaulichen analog zum ersten Ausführungsbeispiel die Kraftauslenkung im Fall einer auf die Schaltanordnung wirkenden Punktlast (Kraft Kp) und im Fall einer auf die Schaltanordnung wirkenden Flächenlast (Kraft Kf). Die Auslenkung der Schaltglieder 102, 202 ist dargestellt und läuft analog zu der Auslenkung der entsprechenden Schaltglieder beim ersten Ausführungsbeispiel ab. Die leitende Verbindung ist unterbrochen, wenn die leitende Verbindung der Kontaktstifte 126, 226 und der leitenden Bereiche 122, 222 zu den jeweils benachbarten leitenden Bereichen bzw. Kontaktstiften gelöst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0103726 B1 [0002]
- DE 3821305 C2 [0003]
- DE 19861101 C2 [0004]
