DE202015100855U1 - actuator - Google Patents
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Abstract
Betätiger (1) eines Positionsschalters, wobei der Betätiger (1) länglich und im Wesentlichen stabförmig ausgestaltet ist, und federelastisch radial zu seiner Längsachse verformbar ist, derart, dass er auch nach längerer Betätigung selbständig im Wesentlichen seine Ausgangsform wieder einnimmt, und wobei der Betätiger (1) an einem ersten Ende einen Tastkopf (4) aufweist, und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende ein Wirkverbindungselement (3), welches auf ein Schaltelement des Positionsschalters einwirkt, und zwischen dem Tastkopf (4) und dem Wirkverbindungselement (3) einen Schaft (2), der im Wesentlichen über seine gesamte Länge verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (1) ausschließlich aus Kunststoff besteht.Actuator (1) of a position switch, wherein the actuator (1) is elongate and substantially rod-shaped, and elastically deformable radially to its longitudinal axis, such that it automatically assumes its original shape even after prolonged operation independently, and wherein the actuator (1) at a first end of a probe (4), and at its opposite second end an active connection element (3) which acts on a switching element of the position switch, and between the probe (4) and the active connection element (3) has a shaft ( 2), which is deformable substantially over its entire length, characterized in that the actuator (1) consists exclusively of plastic.
Description
Die Neuerung betrifft einen Betätiger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The innovation relates to an actuator according to the preamble of
Gattungsgemäße Betätiger sind aus der Praxis bekannt. Sie dienen dazu, die Position eines Bauteils zu erfassen und in Abhängigkeit von dieser Position ein Schaltelement zu beaufschlagen, so dass das Schaltelement eine von beispielsweise zwei unterschiedlichen Schaltstellungen einnimmt. Beispielsweise werden Positionsschalter mit einem gattungsgemäßen Betätiger ausgerüstet, wenn die Position einer Klappe, eines Silodeckels o. dgl. erfasst werden soll. Befindet sich die Klappe, der Silodeckel oder ein vergleichbares Bauelement in seiner Schließstellung bzw. Normalstellung, so ist der Betätiger nicht verformt und sein Wirkverbindungselement drängt das Schaltelement des Positionsschalters nicht in eine bestimmte Schaltstellung. Wird das entsprechende Bauelement jedoch bewegt, beispielsweise die Klappe oder der Silodeckel geöffnet, so gerät dieses Bauelement gegen den Tastkopf des Betätigers. Der stabförmig längliche Betätiger wird dementsprechend verbogen und beaufschlagt dabei mit seinem Wirkverbindungselement das Schaltelement des Positionsschalters, so dass der Positionsschalter nun umschaltet und eine zweite Schaltstellung einnimmt. Im Unterschied zu präzise einzustellenden Endschaltern o. dgl. ist ein Positionsschalter mit einem gattungsgemäßen Betätiger ein sehr robustes und fehlertolerantes Element, welches nicht hochpräzise an das zu überwachende Element angebaut werden muss, sondern vielmehr aufgrund der Verformbarkeit seines Betätigers einen großen Toleranzspielraum ermöglicht. Generic actuators are known from practice. They serve to detect the position of a component and to apply a switching element as a function of this position, so that the switching element assumes one of, for example, two different switching positions. For example, position switches are equipped with a generic actuator when the position of a flap, a silo lid o. The like. Should be detected. If the flap, the silo lid or a comparable component is in its closed position or normal position, then the actuator is not deformed and its operative connection element does not urge the switching element of the position switch into a specific switching position. However, if the corresponding component is moved, for example, the flap or the silo lid open, then this device is against the probe head of the actuator. The rod-shaped elongated actuator is bent accordingly and acts with its active connection element, the switching element of the position switch, so that the position switch now switches and occupies a second switching position. In contrast to precisely adjusted limit switches o. The like. Is a position switch with a generic actuator is a very robust and fault-tolerant element, which does not have to be highly precise to be monitored element to be monitored, but rather due to the deformability of its actuator allows a large margin of tolerance.
Die gattungsgemäßen Betätiger bestehen üblicherweise aus einer metallischen Wendel. Der Tastkopf als ein zweites Element ist an das eine Ende dieser metallischen Wendel angebaut und erstreckt sich beispielsweise mit einem Zapfen in das Innere der Wendel, so dass der Tastkopf auf diese Weise klemmend an dem einen Ende der Wendel festgelegt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist das Wirkverbindungselement als drittes Bauteil des Betätigers vorgesehen. Auch das Wirkverbindungselement kann sich mit einem zapfenförmigen Vorsprung in die metallische Wendel des Schaftes erstrecken und auf diese Weise am Schaft festgelegt sein. The generic actuator usually consist of a metallic coil. The probe as a second element is attached to one end of this metallic helix and extends, for example with a pin in the interior of the helix, so that the probe is fixed in this manner by clamping at one end of the helix. At the opposite end of the active connection element is provided as a third component of the actuator. Also, the active connection element may extend with a pin-shaped projection in the metallic coil of the shaft and be fixed in this way on the shaft.
Bei der Verformung des Schaftes öffnet sich die Wendel, so dass Verunreinigungen in das Innere der Wendel eindringen können. Die Herstellung des Betätigers erfordert die Montage zumindest der drei erwähnten Bauelemente, wobei insbesondere im Übergangsbereich vom Tastkopf zum Schaft auch zusätzliche Bauteile vorgesehen sein können, um eine besonders sichere Festlegung des Tastkopfes am Schaft sicherzustellen. When the shaft is deformed, the helix opens so that contaminants can penetrate into the interior of the helix. The production of the actuator requires the assembly of at least the three mentioned components, wherein in particular in the transition region from the probe to the shaft, additional components may be provided to ensure a particularly secure fixing of the probe on the shaft.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Betätiger dahingehend zu verbessern, dass dieser bei der Neugestaltung eines Positionsschalters oder auch im Austausch gegen vorhandene Betätiger verwendbar ist, hohen Hygienestandards entspricht und preiswert herstellbar ist. The novelty is based on the object to improve a generic actuator to the effect that it can be used in the redesign of a position switch or in exchange for existing actuator, high hygienic standards and is inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird durch einen Betätiger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. This object is achieved by an actuator with the features of
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, dass der Betätiger ausschließlich aus Kunststoff besteht. Obwohl Kunststoffe seit Jahrzehnten praxisübliche Materialien für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern sind, ergeben sich in geradezu überraschenderweise Vorteile beim Einsatz als Betätiger eines Positionsschalters, die in den vergangenen Jahrzehnten die Fachwelt noch nicht aufgegriffen hat:
Durch die Vermeidung metallischer Bauteile, die hier elektrostatisch aufladen können und deren Ableitung je nach Anwendungsfall sehr schwierig sein kann, kann ein vorschlagsgemäß ausgestalteter Betätiger problemlos auch bei explosionsgeschützten Anwendungen Verwendung finden. Die Herstellung ist aufgrund der verwendeten Materialien erheblich preisgünstiger als die Herstellung eines gattungsgemäßen, eine Metallwendel verwendenden Betätigers. Insbesondere wenn vorteilhaft der Betätiger einstückig ausgestaltet ist, also keine Montage mehrerer unterschiedlicher Bauelemente erfordert, können die Herstellungskosten des Betätigers besonders vorteilhaft niedrig gehalten werden. Wenn der Betätiger vorteilhaft eine geschlossene Oberfläche aufweist, kann er unter Einhaltung hoher Hygienestandards verwendet werden. Eine geschlossene Oberfläche kann beispielsweise auch dann vorliegen, wenn der Betätiger mit einer Querbohrung o. dgl. versehen ist, denn auch in diesem Fall kann eine Reinigung des Betätigers auf einfache Weise, z. B. im Wasserstrahl, erfolgen, im Unterschied beispielsweise zu dem Innenraum eines Schaftes, eines gattungsgemäßen Betätigers, bei welchem der Schaft durch eine Wendel gebildet ist, deren Inneres nur schwer zugänglich ist. Unter hygienischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft kann die geschlossene Oberfläche eines vorschlagsgemäßen Betätigers allerdings vollkommen geschlossen ausgestaltet sein, also auch ohne Durchgangsöffnungen, die den Betätiger durchsetzen. The innovation suggests in other words that the actuator is made entirely of plastic. Although plastics have been used in practice for decades in a variety of fields of application, there are surprisingly advantages in use as actuators of a position switch, which has not yet been taken up by the experts in recent decades:
By avoiding metallic components that can charge electrostatically here and their derivation can be very difficult depending on the application, a proposed according ausgestalteter actuator can easily be found in explosion-proof applications use. The production is considerably cheaper than the production of a generic, using a metal coil actuator due to the materials used. In particular, if advantageously the actuator is designed in one piece, that does not require mounting a plurality of different components, the manufacturing cost of the actuator can be kept particularly advantageous low. If the actuator advantageously has a closed surface, it can be used in compliance with high hygienic standards. A closed surface can for example be present even if the actuator with a transverse bore o. The like. Is provided, because even in this case, a cleaning of the actuator in a simple manner, eg. B. in the water jet, in contrast, for example, to the interior of a shaft, a generic actuator, wherein the shaft is formed by a helix whose interior is difficult to access. From a hygienic point of view, however, the closed surface of a proposed actuator can be designed to be completely closed, that is to say even without through openings that pass through the actuator.
Für die Verwendung als Positionsschalter ist wesentlich, dass der verwendete Kunststoff ein hohes Rückstellungsvermögen aufweist, auch wenn er stundenlang, tagelang, wochenlang und ggf. monatelang verformt war. Je nach Anwendungsgebiet kann beispielsweise eine Klappe, ein Deckel o. dgl. in Anpassung an einen Sommerbetrieb und einen Winterbetrieb der betreffenden Einrichtung über einen derartig langen Zeitraum geöffnet verbleiben, so dass der Positionsschalter während dieser gesamten Zeit betätigt und sein Betätiger verformt wird. Die anschließende Rückverformung des Betätigers in seine ursprüngliche Form muss nicht innerhalb von Sekunden, aber doch in vergleichsweise kurzer Zeit, verglichen mit seiner Verformung, erfolgen und zwar zu einem möglichst hohen Maß. Auch bei gattungsgemäßen Betätigern ist es bekannt, dass die metallischen Wendeln, wenn sie über mehrere Wochen oder Monate verformt waren, ggf. nicht vollständig in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, beispielsweise nicht vollständig geradlinig bzw. zylinderförmig werden. Ein Kunststoff, der die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich seiner elastischen Verformbarkeit und seines Rückstellungsvermögens aufweist, ist ein aliphatisches Polyketon, welches kurz als Polyketon bezeichnet wird, so dass ein solcher Polyketon-Kunststoff vorteilhaft bei einem vorschlagsgemäßen Betätiger verwendet werden kann. For use as a position switch is essential that the plastic used has a high recovery capacity, even if it was hours, days, weeks and possibly months deformed. Depending on the application, for example, a flap, a lid o. The like. In adaptation to a summer operation and a Winter operation of the device concerned remain open over such a long period of time, so that the position switch is operated during this entire time and its actuator is deformed. The subsequent reshaping of the actuator to its original shape does not have to take place within seconds, but in a comparatively short time compared to its deformation, and to the highest possible degree. Even with generic actuators, it is known that the metallic coils, if they were deformed over several weeks or months, may not completely return to their original shape, for example, not completely straight or cylindrical. A plastic having the requisite elastic resilience and recovery properties is an aliphatic polyketone, which is referred to as a polyketone for short, so that such a polyketone resin can be advantageously used in a proposed actuator.
Der Betätiger kann Abschnitte aus unterschiedlichen Kunststoffen aufweisen. Beispielsweise kann der Schaft über seine Länge ein oder mehrere Gelenke aufweisen, die aus einem entsprechend verformbaren und rückstellfähigen Kunststoff bestehen, und zwischen diesen Gelenken einen anderen Kunststoff aufweisen. Vorteilhaft jedoch ist der Schaft über seine gesamte Länge möglichst gleich ausgestaltet, auch durch Verwendung des durchgängig gleichen Werkstoffs, so dass sich die Verformung über die gesamte Länge des Schafts verteilen kann und dementsprechend die Belastung des Kunststoffmaterials an allen Stellen möglichst gering gehalten werden kann, ohne einzelne Stellen zu schaffen, die einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind. Dies betrifft insbesondere den Schaft als den am stärksten verformten Abschnitt des Betätigers. Aus wirtschaftlichen Gründen kann es vorteilhaft sein, nicht nur den Schaft, sondern den gesamten Betätiger durchgängig aus dem gleichen Werkstoff herzustellen. The actuator may have sections of different plastics. For example, the shaft over its length may have one or more joints, which consist of a suitably deformable and resilient plastic, and have a different plastic between these joints. Advantageously, however, the shaft over its entire length is designed as equal as possible, even by using the same material throughout, so that the deformation over the entire length of the shaft can be distributed and, accordingly, the burden of plastic material can be kept as low as possible without any to create individual jobs that are exposed to a particularly high load. This particularly concerns the shank as the most deformed portion of the actuator. For economic reasons, it may be advantageous to produce not only the shaft, but the entire actuator throughout of the same material.
Die Verwendung von Abschnitten aus unterschiedlichem Kunststoff kann aber beispielsweise dazu dienen, den Tastkopf und/ oder das Wirkverbindungselement besonders formstabil auszugestalten, so dass beispielsweise das Wirkverbindungselement aus einem härteren Kunststoff bestehen kann als der Schaft, so dass die Auslösung des Schaltelements am Positionsschalter nicht ungewollt durch eine zu leichte Verformbarkeit des Wirkverbindungselements selbst erschwert wird. Auch am Tastkopf kann ein härterer, insbesondere verschleißfester Kunststoff vorgesehen sein, weil der Tastkopf regelmäßig in Kontakt mit dem zu überwachenden Bauelement kommt, so dass hier ein unerwünschter bzw. vorzeitig starker Abrieb des Betätigers vermieden werden kann. However, the use of sections of different plastic can serve, for example, to design the probe and / or the active connection element particularly dimensionally stable, so that, for example, the active connection element may consist of a harder plastic than the shaft, so that the triggering of the switching element on the position switch is not unintentionally too easy deformability of the active connection element itself is difficult. A harder, in particular wear-resistant plastic can also be provided on the probe, because the probe regularly comes in contact with the component to be monitored, so that an undesirable or prematurely strong abrasion of the actuator can be avoided here.
Der Betätiger kann in diesem Fall vorteilhaft als Mehrkomponentenspritzgussteil hergestellt sein, wie dies von der Verarbeitung von 2K-Kunststoffbauteilen bekannt ist, so dass auch bei Verwendung mehrerer Kunststoffe bei ein und demselben Betätiger der Betätiger letztlich einstückig aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann und eine Montage mehrerer Elemente zur Beschaffung des Betätigers nicht erforderlich ist. The actuator can be advantageously prepared in this case as a multi-component injection molded part, as is known from the processing of 2K plastic components, so that even when using multiple plastics in one and the same actuator, the actuator can ultimately be removed in one piece from the mold and an assembly of several Elements for obtaining the actuator is not required.
Wenn der Betätiger als Spritzgussteil hergestellt wird, kann vorteilhaft vorgesehen sein, eine Plakette bei der Herstellung des Betätigers an diesen anzuspritzen. Die Plakette kann beispielsweise durch eine profilierte Oberfläche mit einer Beschriftung, Symbolbildern o. dgl. versehen sein, so dass der Betätiger nach seiner Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug unmittelbar versandfertig bzw. einsatzfertig ist und beispielsweise keine Aufkleber auf dem Betätiger angebracht werden müssen. Aber auch bei der Verwendung von Aufklebern schafft die Plakette eine optimal lesbare, ebene Fläche, so dass die auf einem Aufkleber vorhandenen Hinweise optimal erkennbar sind. Diese Hinweise können sich beispielsweise auf Einschränkungen bzw. Grenzwerte beziehen, die für den Betrieb des Betätigers zu beachten sind, beispielsweise maximal zulässige Verformungswinkel, maximal zulässige Einsatztemperaturen oder den Hinweis darauf, ob der mit dem Betätiger ausgestaltete Positionsschalter für explosionssichere Anwendungen geeignet ist oder nicht. If the actuator is manufactured as an injection molded part, it may be advantageous to inject a badge in the manufacture of the actuator to this. The badge may for example be provided by a profiled surface with a label, symbol images o. The like., So that the actuator after its removal from the injection mold is ready to ship or ready for use and, for example, no stickers must be mounted on the actuator. But even with the use of stickers, the badge creates an optimally readable, flat surface, so that the information present on a sticker optimally recognizable. For example, these references may refer to limitations or limits that must be considered when operating the actuator, such as maximum allowable deformation angles, maximum allowable service temperatures, or whether the position switch configured with the actuator is suitable for explosion-proof applications or not.
Die erwähnte Plakette kann vorteilhaft mittels einer Schwächungslinie an dem übrigen Betätiger anschließen, also an den Schaft, dem Tastkopf oder das Wirkverbindungselement, so dass die Plakette bei Bedarf werkzeuglos entfernt werden kann, indem sie entlang der Schwächungslinie abgebrochen wird und somit beim späteren Einsatz des Betätigers nicht hinderlich im Wege ist. The aforementioned badge can advantageously connect by means of a weakening line to the rest of the actuator, ie to the shaft, the probe or the active connection element, so that the badge can be removed without tools if necessary, by breaking along the line of weakness and thus during later use of the actuator is not a hindrance in the way.
Herkömmliche Betätiger weisen einen zylindrischen Schaft auf, da die verwendeten wendelförmigen Metallfedern wirtschaftlich erhältlich sind. Falls jedoch der Betätiger – oder zumindest der Schaft – auf andere Weise, nämlich z. B. als Spritzgussteil hergestellt wird, kann problemlos eine andere als eine zylindrische Formgebung für den Schaft gewählt werden. Beispielsweise kann der Schaftdurchmesser eine vom Kreisrund abweichende Querschnittsform aufweisen. Oder der Schaftdurchmesser kann zu einem Ende des Schafts hin zunehmen, falls an diesem Ende eine höhere Biegebeanspruchung auftritt, um so an diesem Ende eine Überbeanspruchung zu vermeiden und auch nach längerer Verformung eine Rückstellung innerhalb der gewünschten Zeit sicherzustellen. Conventional actuators have a cylindrical shaft because the helical metal springs used are economically available. However, if the actuator - or at least the shaft - in another way, namely z. B. is produced as an injection molded part, can be easily selected other than a cylindrical shape for the shaft. For example, the shaft diameter may have a deviating from the circular cross-sectional shape. Or the shank diameter may increase toward one end of the shank if a higher bending stress occurs at that end so as to avoid overstressing at that end and to ensure recovery within the desired time even after prolonged deformation.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt An embodiment of the innovation will be explained in more detail below with reference to the purely schematic representations. It shows
In den Zeichnungen ist jeweils mit
Bei dem gattungsgemäßen, in
Der in
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