DE2337135A1

DE2337135A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer einen elektrischen waehlerschalter

Info

Publication number: DE2337135A1
Application number: DE19732337135
Authority: DE
Inventors: Vernon W Wanner
Original assignee: Allen Bradley Co LLC
Current assignee: Allen Bradley Co LLC
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-20
Publication date: 1974-02-07
Also published as: CA971611A; US3770926A; FR2195055A1; FR2195055B1

Description

Patentanwälte Ditl.-Ing. F. ¥eicsmakn, 2337135

D1PL.-ING. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

ALLEN BRADLEY COMPANY ⁸ München 86, den

POSTFACH 860 820

1201 South Second Street möhlstrasse 22, rufnummer 4«3921/22 MILWAUKEE, Wisconsin 532OH VStA <98392i/22>

Betätigungsvorrichtung für einen elektrischen Wählerschalter

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für einen elektrischen Wählerschalter, dessen Kontaktanordnung durch einen Drehnocken betätigbar ist«

Wählerschalter werden in der Industrie zur Steuerung elektrischer Einrichtungen eingesetzt· Die Schalter sind im allgemeinen an der Frontplatte von Gehäusen der elektrischen Einrichtungen befestigt, solche Einrichtungen sind beispielsweise Starter für Mo tore, Drehzahlsteuerungen für Motore und numerische Steuer·· einrichtungen. Die Schalter sind gekapselt, um den Eintritt von Ol und anderen Fremdkörpern in ihren Bereich zu verhindern·

Bisherige Wähl er β cha It er arbeiten mit Rastzrechaniemen, die mehrere Schaltstellungen ermöglichen· Solche Rastmechanisiaen sind in dem Betätigungsteil des Schalters angeordnet und enthalten meist eine Kugel, die federnd gegen eine mit mehreren Aussparungen versehene Arbeitsfläche gedrückt wird· Es sind mehrere

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Rastmechanisnien bekannt, bei denen die Kugel beispielsweise federnd in Richtung der mittleren Schalterachse gedrückt wird, wie es in den US-PS 2 798 908 und 2 81Λ 681 beschrieben -ist. Ferner sind Anordnungen bekannt, bei denen die Kugel gegenüber der mittleren Achse radial nach außen gedrückt wird, wie es in der US-PS 2 9*7 827 beschrieben ist. Nach einer gewissen Betriebszeit arbeiten die bekannten Rast» mechanismen oft fehlerhaft, so daß sie keine harte Schnapp* wirkung mehr erzeugen, die in industriellen Anlagen mit ihren störenden Einflüssen und häufigen Vibrationen er« wünscht ist·

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin« einen verbesserten Wählerschalter zu schaffen, dessen Betätigungsmechanismus eine gleichbleibend vorgegebene Schaltkraft für mehrere Schalt· Stellungen erzeugt·

Eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine konzentrisch zur Betätigungsachse angeordnete Führungehülse, in der ein alt dem Drehnocken verbundener Rotor UK die BetItigung»achse drehbar angeordnet ist» durch einen den Rotor umgebenden und mit einer in Richtung der Betätigungeachse verlaufenden Arbeitsfläche versehenen Wähl· nocken, dem ein in der Führungshülse verschiebbarer» den Rotor umgebender Mitnehmer zugeordnet ist, und durch eine den Rotor in der Führungshülse umgebende und den Mitnehmer in Richtung der Betätigungsachse gegen den Wählnocken druckende Feder·

Der Wählnocken und der Mitnehmer können jeweils gesahnte Nockenflächen aufweisen, die in mehreren Rotorstellungen in-» einandergreifen« Die Zahnungen der Nookenflachen erzeugen

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abgewinkelte Fliehen» die di· Spannkraft der Feder In ein Drehmoment umsetzen, wodurch d«r Rotor in ««in« jeweils gew&hlte Stellung nach Art einer Sennappbewegung einrastet·

Eine Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine horte Schnappbewegung bei der Schalterbetätigung. Die relativ große Spannfeder ist in der öffnung der Führung*· hOlee angeordnet und umgibt den Rotor« Sie erzeugt eine in Richtung der Schalterachse gerichtete Längekraft, die durch die gesahnten NookenflSchen in eine Drehkraft umgesetzt wird.

Ein nach der Erfindung aufgebauter Schalter erfordert eine minimale Anzahl Einselteile und kann bei Massenproduktion leicht zusammengesetzt werden·

Ein die Erfindung keineswegs einschranktendes Ausführung*· beispiel wird ia folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Ic zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines WShlerechalters r.it einer Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt 2-2 aus Fig. 1,

Fig. 3 eine auseinandergesogene Darstellung des in Fig· I rezeigten Schalters»

Fi£. <t eine Vorderansicht der Führungshulee des in Fig. 1 gezeigten Schalters,

Fig. S den Schnitt &~S aus Fig. H,

Fi«. 6 eine Darstellung ahnlich Fig. 2 für eine Zwischenstel* lum> des Schalters und

Fig. 7 eine Teildarstellung einer anderen Aueführungefora einer Rotoranordnung »it zugeordnetem Betätigungsknopf·

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In Fig, 1,2 und 3 ist ein an der Frontplatte eines elektrischen Gerätes montierbarer Wählerschalter klargestellt» der einen Betätigungsteil 1 und einen Schalterteil 2 umfaßt. Der Schalterteil 2 enthält zwei Schalterpatronen, die jeweils zwei Kontaktsätze enthalten. Die Kontakte einer jeden Patrone werden durch einen Kolben 3 betätigt, der in Richtung der Schalterlängsachse hin und her bewegbar ist und durch eine Feder 4 in einer vorderen Ruhestellung gehalten wird· Der Schalterteil 2 ist als eine integrale Einheit aufgebaut und kann vom Betätigungsteil 1 getrennt werden. Die Schalterpatronen können ausgewechselt werden, um unterschiedliche Schalterarten zu verwirklichen. Derartige Schalterteile, in denen die Kontakte durch die Betätigung eines Kolbens geöffnet und geschlossen werden, sind bereits bekannt·

In den Fig. 2 bis 5 iet der Betätigungsteil 1 dargestellt» Er enthält eine Führungshülse S * die aus einer Zinklegierung besteht und mit einer rechteckförmigen Lagerplatte 6 verbunden ist· Die Lagerplatte B verläuft gegenüber der Oberfläche der Führungehülse 5 radial nach außen und ist an ihrem hinteren Ende vorgesehen» Sie hat vier Öffnungen 7 zur Aufnahme von vier Befestigungsschrauben 8· Eine mittlere kreisrunde Öffnung ist in der Führungshülse 5 längs deren Mittelachse 9 vorgesehen· Sie ist an ihrem vorderen Ende durch einen Flansch 10 abgeschlossen, der gegenüber der Führungshülse 5 radial nach innen ragt, wodurch eine Anlagefläche 11 für eine ringförmige Dichtungszwischenlage 12 gebildet ist. Eine weitere QuerschnittsVerengung mit geringerem Ausmaß ist unmittelbar hinter dem Flansch 10 vorgesehen, durch sie wird eine Anschlagfläche 13 gebildet. Ferner sind zwei einander gegenüberliegende Keilnuten IH

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längs der Innenfläche der Führungshülse 5 vorgesehen, die am hinteren Ende beginnen und an einer Stelle im mittleren Teil der Hülse enden.

Die vier Befestigungsschrauben 8 ragen aus der Hinterfläche der Lagerplatte 6 und sind durch vier öffnungen 15 eines Rahmenteils 16 geführt. In Fig· 2 und 3 ist der Rahmenteil

16 quadratisch dargestellt. Er besteht beispielsweise aus einen Kunststoff-Spritzgußraaterial* Er ist mit einer zentralen öffnung versehen, die konzentrisch zur Hittelachse 9 liegt. Ferner ist an seiher Vorderseite eine kreisförmige Aussparung

17 vorgesehen, die gleichfalls konzentrisch zur Mittelachs· liegt. Diese Aussparung 17 bildet eine runde öffnung₈ deren Durchmesser größer als die zentrale öffnung ist und die un» mittelbar hinter der Lagerplatte 6 liegt. Zwei Anschläge 18 sind an dem Rahmenteil 16 vorgesehen und ragen racial in die Aussparung 17. Ein Ring 19 ist gleichfalls integral aß uma Rahmenteil konzentrisch zur Mittelachse 9 vorgesehen MEd x>agt von der Rückseite des Rahmenteil» 16 in ©ine kreisrunde Aussparung 20, die an der Vorderseite des Schalterteile 2 vorgesehen ist.

In Fig. 1 bis 3 ist dargestellt, in welcher Meise der Schalterteil 2, der Rahmenteil 16 und die Führungshülea 5 an einer Frontplatte 21 mittels eines Befestigungsmechanismue montiert werden, der durch eine quadratische Abdeckung 22 getragen wird· Vier Gummiringe 23 sind auf die Führungshülse 5 gegen die Vorderseite der Lagerplatte 6 aufgeschoben· Die Führungshülse wird dann durch eine öffnung der Frontplatte 21 hindurchgesteckt, und die Abdeckung 22 wird auf sie aufgesetzt und an der Frontplatte 21 befestigt« Eine quadratische Stirnplatte 31 ist in den Hohlraum der Abdeckung 22 eingepaßt und wird

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an der Vorderseite der Führungshülse 5 durch einen Wähler» knopf 30 gehalten« Die Befestigungsvorrichtung zur Verbindung das Wähler schalters mit der Frontplatte ist an anderer Stelle ausführlicher beschrieben.

Innerhalb der mittleren öffnung der Führungshülse 5 ist ein Rotor 2H angeordnet» Der in Fig. 2 und 3 gezeigte Rotor 2H ist aus Spritzguß»Kunststoff hergestellt und hat einen kreisrunden zylindrischen Schaft 25, der nach vorn durch die vertilgte öffnung des Flansches 10 am vorderen Ende der Führungshülse 5 hindurchragt«Der Schaft 25 ist nahe seinem vorderen Ende mit einer Kante 26 versehen, die eine Anlagefläche für einen O-Ring 27 bildet*

In Fig. 2 und 7 ist zu erkennen» daß eine mittlere öffnung H5 im Rotor 2*-'· vorgesehen ist und daß der Wählerknopf 30 in das vordere Ende dieser öffnung eingesetzt ist« Der Knopf 30 hat zwei Arme H7, dia in di* öffnung ¹IS hineinragen und sich radial nach «u&er, drücken_s to daß tie ar» *in«r Haltefläche H6 anliegen, die durch eine Querschnitt»Verengung der öffnung 16 gebildet ist· Eins Unfangsnut »*8 ist an der Außenfläche eines jeden Armes *»7 vorgesehen und bildet ein an der Anschlagf lache 46 anliegendes 8alte«l«m«nt· Ein Kunststoffeinsatz 50 ist zwischen den Arasen H7 verkeilt, um ihre Stabilität zu ·' lohen und ihre Haltekraft beim Einsetzen des Wählerknopfes 30 zu verbessern«

Der Rotor 2H ist ferner mit einem integral mn ihm gebildeten Halteflansch 32 versehen, der von «einer Oberfläche radial nach außen in den durch die Aussparung 17 gebildeten Hohlraun hineinragt. Der Rotor 24 wird auf diese Weise gegen eine Bewegung in axialer Richtung durch die Rückseite der Lagerplatte

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und die mit einer Aussparung versehene Vorderseite des Rahmenteils 16 gehalten. An dem Halteflansch 32 ist ein Begrenzungsvorsprung 33 vorgesehen» der radial nach außen ragt und über einen Sektor seines Umfange verläuft· Der Vorsprung 33 sitzt in der Aussparung 17 und wirkt auf deren Anschläge 18 ein, wodurch eine Drehung des Rotors 24 verhindert wird· Unmittelbar Hinter dem Halteflansch 32 ist der Rotor 24 mit einem Drehnocken 34 versehen· Dieser hat eine Nockenfläche 35, die an den Enden der aus dem Schalterteil 2 herausragenden Kolben 3 anliegt. Die Nockenfläche 35 besteht aus mehreren zusammengesetzten Flächen, die die Drehbewegung des Rotors2H in die gewünschte Längsbewegung der Kolben 3 umsetzen« Dieses Verfahren der Schalterbetätigung im Schalterteil 2 ist bekannt, hierzu können zahlreiche Nockenflächen 35 verwendet werden.

In Fig. 2 und 6 ist ein Wählernocken 36 integral mit dem Rotor 24 verbunden und unmittelbar vor dem Halteflansch 32 angeordnet· Der Nocken 36 verläuft um den Außenumfang des Rotors 24 und bildet eine gezahnt· Nockenfläche 37, die in axialer Richtung nach vorn gerichtet ist· Mit dem Wählernocken 36 steht ein separater, ringförmiger Mitnehmer 38 in Wechselwirkung, der auf dem Schaft 25 des Rotors 24 angeordnet ist« Der Mitnehmer 38 wird durch zwei an ihm vorgesehene und einander gegenüberliegende Keile 39 gegen eine Drehung gesperrt, diese Keile 39 ragen in die Keilnuten IH an der Innenfläche der Führungshülse 5. Der Mitnehmer 38 ist auf diese Weise mit der Führungshülse in Richtung der Mittelachse 9 begrenzt verschiebbar verbunden. Der Mitnehmer 38 hat eine gezahnte Nockenfläche 40, die der Nockenfläche 37 des Nockens 36 gegenübersteht und in mehreren SchalterStellungen in sie eingreift.

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ORKSiNAt INSPECTED

Wie in Fig· 2 gezeigt, wird der Mitnehmer 38 durch eine Feder Hl gegen den Wählernocken 36 gedrückt· Die Feder Hl umgibt den Schaft 25 des Rotors 24 und ist zwischen dem Mitnehmer 38 und einer Stahlscheibe H 2 angeordnet, die gegen die Anschlagfläche 13 im inneren der Führungshülse 5 gedrückt wird» Die Feder Hl ist leicht zusammengedrückt, um eine Kraft zu erzeugen, die in Richtung der Mittelachse 9 den Mitnehmer 38 gegen den Wählernocken 36 drückt·

Wenn der Rotor 2H gedreht wird, wie es in Fig· 6 gezeigt ist, so wird der Nocken 36 außer Eingriff mit dem Mitnehmer 38 gebracht· Der Mitnehmer 38 wird dadurch gegen die Kraft der Feder Hl nach vorn geschoben· Die gezahnten Nockenflächen 37 und HO bilden eine Reihe winkelig angeordneter Teilflächen, die die in axialer Richtung wirkende Kraft der Feder Hi in ein Drehmoment umsetzen. Dieses Drehmoment behindert die Drehung des Rotors 2H aus der jeweils gewählten Schalterstellung ,und die Bedienungsperson muß ein solches Drehmoment erzeugen, das diesen Widerstand überwindet, wenn eine Position zwischen zwei Schalterstellungen erreicht werden soll· In dieser Mittelstellung ändert sich die Steigung der einander gegenüberstehenden Nockenflächen 37 und HO, und «ε wird ein entgegengesetztes Drehmoment erzeugt, das die Drehung in die nächstfolgende Schalterstellung unterstützt* Auf di-pse Weise entsteht eine Schnappwirkung.

Vorstehend wurde eine Betätigungsvorrichtung für einen Wählerschalter beschrieben, die eine ausgeprägte Schnappwirkung erzeugt· Die gezahnten Nockenflächen 37 und HO werden durch eine relativ breite Feder Hl in Eingriff miteinander gehalten, und die in axialer Richtung wirkende Federkraft wird in ein Dreh-

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moment umgesetzt» wenn die winkelig angeordneten Nockenflächen außer Eingriff gedreht werden. Durch mehrere derartige Eingriffsstellungen werden mehrere wählbare Schalter-Stellungen verwirklicht» Dem Fachmann sind ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfindung Abänderungen der Form der Nockenflächen 37 und HO möglich» Beispielsweise kann dia Zahl der Zahnungen geändert werden, um andere Anzahlen Schalterstellungen su verwirklichen» Die gewünschte Schnappwirkung kann durch Änderung der Tiefe der Zähnungen, verändert werden» Eine derartige andere Ausführungsform ist in Fig» 7 dargestellt» Dabei sind eine Nockenfläche 51 am Wählernock^n 36 und eine in sie eingreifend· Nockenfläche 52 am Mitnehmer 38 mit nur zwei Zahnungen versehen« Der Begrensungsvorsprung 33 ist so angeordnet» daß der Rotor 2 H gegen min® Drehung aus einer wählbaren Stellung gesichert wird* Dadurch ergibt sich eine Betriebemöglichkeit, bei der der Rotor 2H aus seiner einzelnen wählbaren Stellung herausgedreht werden kann, jedoch bei Freigab· durch die Kraft der Feder Hl in den Eingriff mit dem Mitnehmer 38 zurückbewegt wird»

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Betätigungsvorrichtung für einen elektrischen Wählerschalter, dessen Kontaktanordnung durch einen Drehnocken betätigbar ist, gekennzeichnet durch eine konzentrisch zur Betätigungsachse angeordnete Führungshülse (5), in der ein mit dem Drehnocken (3H)verbundener Rotor (2H) um die Betätigungsachse (9) drehbar angeordnet ist, durch einen den Rotor (2H) umgebenden und mit einer in Richtung der Betätigungsachse (9) verlaufenden Arbeitsfläche (37) versehenen Wählnocken (36), dem ein in der Führungshülse (5) verschiebbarer, den Rotor (2H) umgebender Mitnehmer (38) zugeordnet ist, und durch eine den Rotor (2H) in der Führungshülse (5) umgebende und den Mitnehmer (38) in Richtung der BetAtigungsachse (9) gegen den Wählnocken (36) drückende Feder (Hl).

2» Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (38) mit einer in die Arbeitsfläche (37) des Wählnockens (36) eingreifenden Nockenfläche (HO) versehen ist*

3« Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daft die Arbeitsfläche (37) zur Verwirklichung mehrerer wählbarer Sehaltstellungen gezahnt ist und mehrere winkelig zur Betfttigungsachse (9) angeordnete Teilflächen bildet, an denen der Mitnehmer (38) bei Drehung des Rotors (2H) zwischen wählbaren Schalterstellungen anliegt, und daß die Teilflächen die Kraft der Feder (Hl) in ein Drehmoment un setzen, durch das der Rotor (2H) in jeweils eine wählbare Schaltstellung gedreht wird.

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H. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (HO) des Mitnehmers (38) zur Verwirklichung mehrererjwrählbarer Schaltstellungen gezahnt ist und mehrere winkelig zur Betätigungeachse (9) liegende Teilflachen bildet, an denen der Wählnocken (36) bei Drehung des Rotors (2H) zwischen wählbaren Schaltstellungen anliegt und daß der Mitnehmer (38) mit einem Keil (39) versehen ist, der in eine Keilnut (IH) an der Innenfläche der Führungshülse (5) hineinragt und eine Drehung des Mitnehmers (38) verhindert·

5· Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder H, dadurch ge-. kennzeichnet, daß der Rotor (2H) einen Schaft (25) aufweist, der durch die Betätigungsvorrichtung nach vorn hindurch ragt und einen Schalterknopf (30) trögt, und daß der Mitnehmer (38) und die Feder (41) den Schaft (25) umgebend in einem Hohlraum angeordnet sind, der durch die Außenfläche des Schaftes (25) und die Innenfläche der Führungshülse (5) begrenzt ist*

6· Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des genannten Hohlraumes durch eine Querschnitts Verengung der Führungshülse (5) eine Anschlagfläche (13) gebildet ist, und daß die Feder (Hl) zwischen der Anschlagfläche (13) und dem Mitnehmer (38) angeordnet ist·

7· Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche der Führungshülse (5) zwei in Richtung der Betätigungsachse (9) verlaufende Keilnuten (IH) und zwei ihnen entsprechend angeordnete Keile (39) an dem Mitnehmer (38) vorgesehen sind«

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8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25) des Rotors (24) mit einer Öffnung (45) versehen ist, in der eine Anlagekante (46) durch eine Querschnittsverengung nahe dem vorderen Ende des Schaftes (25) gebildet ist und daß der Schalterknopf (30) zwei Arme (47) aufweist, die in die Öffnung (45) hineinragen und an der Anlegekante (46) gehalten werden,

9« Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet durch einen Rahmenteil (16), der mit der Führungshülse (5) und dem Schalterteil (2) verbunden ist, durch einen mit dem Rotor (24) verbundenen Halteflansch (32), der von ihm radial absteht, durch eine an der Vorderseite des Rahmenteils (16) vorgesehene Aussparung (17) zur Aufnahme des Kalteflansches (32) und durch eine öffnung im Rahmenteil (16), durch die hindurch der Drehnocken (34) mit dem Schalterteil (2) in Verbindung steht·

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehnocken (34) in Richtung der Betätigungsachse (9) hinter dem Halteflanseh (32) angeordnet ist, während der Wählnocken (36) vor den Halteflanseh (32) angeordnet ist, und daß die Führungshülse (5) mit einer vor dem Rahmenteil (16) angeordneten Lagerplatte (6) versehen ist.

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