DE2708176B2 - Stoß- und vibrationsempfindlicher Sensor mit einer toroidförmigen, auf spitzenartigen Kontaktelementen lose sitzenden tragen Masse - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aus.

Ein stoß- oder vibrationsempfindlicher Sensor kann mehrere Monate und sogar Jahre unbetätigt bleiben, bevor er seine Aufgabe erfüllen muß. Eine stromleitende Oberfläche, auch eine Goldoberfläche, bildet jedoch im Laufe der Zeit einen nichtleitenden Film aus. Ferner kommt die stromleitende Masse in Kontakt mit den Innenflächen des Kunststoffgehäuses, und dieser Kontakt lagert winzig kleine Partikel aus Kunststoff auf der elektrisch leitenden Oberfläche des Körpers oder der Masse ab, die ein Kontaktelement darstellt. Es ist dann möglich, daß der Schalter öffnet, aber nicht mehr schließt, weil sich ein derartiger Film ausgebildet hat oder Partikel angesammelt haben.

Sensoren sind normalerweise Stoßen und Vibrationen ausgesetzt, und dies ist häufig und laufend der Fall, wenn die Sensoren in arbeitenden Teilen befestigt sind, so daß

der Körper im Gehäuse eine Prellbewegung ausführt,

auch wenn das Alarmsystem unterbrochen ist. Derartige

laufend auftretende Prellungen des Körpers mit

abgeschaltetem Warnsystem können während der Arbeitszeit in einer Produktionsanlage leicht auftreten, obgleich das Alarmsystem nur während der Nachtzeit angeschlossen ist. Somit tritt der Verschleiß, der zur Ablagerung von sich aus dem Gehäuse gelösten

Partikeln führt, sehr häufig auf, obwohl das eigentliche Alarmsystem über lange Zeiträume nicht betätigt wird.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruches I so auszubilden, daß ein nichtleitender Film auf einer leitenden Oberfläche durchdringbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand zweier Ausführungsbcispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht eines stoß- und vibrationsempfindlichen sensorartigen Schalters nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Abdekkung entfernt ist,

Fig. 2 ähnlich der nach Fig. 1 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kontaktelemente eine Befestigung des Schalters in jeder der beiden entgegengesetzten Richtungen ermöglichen,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der F i g. 2, und

Fig.4 ein schematisches Schaltdiagramm, das die elektrische Verbindung eines sensorartigen Schalters in einem Sicherheitswarnsystem zeigt.

Fig. 1 zeigt einen stoß- und vibrationsempfindlichen Schalter 10, der in einem quadratischen und flachen Gehäuse 12 aufgenommen ist, das aus Kunststoffmaterial gepreßt sein kann. Das Gehäuse 12 bildet eine zentrisch angeordnete zylindrische Kammer 40 mit einer rohrförmigen Mittelsäule 16 aus, so daß eine axiale Befestigungsöffnung 18 durch die Kammer entsteht.

Unterhalb der zylindrischen Kammer 14 ist eine die Verdrahtung aufnehmende Kammer 20 ausgebildet, die rechte und linke Kontaktkanäle 22 und 24 besitzt, die mit der zylindrischen Kammer 14 und einem Leiterkanal 26 in Verbindung stehen, welcher mit dem Außenrand des Gehäuses 12 in Verbindung steht.

Eine toroidförmige Scheibe 28, die den als Masse bezeichneten Körper darstellt, ist innerhalb der zylindrischen Kammer 14 angeordnet Die Scheibe weist eine -innere öffnung 30 auf, die die Mittelsäule 16 freiläßt, d. h„ daß ihr Durchmesser größer ist als der der Säule. Die Scheibe 28 besitzt eine stromleitende äußere zylindrische Oberfläche 31, mit der sie normalerweise auf zwei L-förmJr;en Kontaktelementen 32 abgedichtet ist; die Elemente 32 sind mit scharfen oberen Enden, z. B. kurzen Kanten, versehen und innerhalb der rechten und linken Kontaktkammern 22 und 24 befestigt. Die Kontaktelemente nehmen somit die toroidförmige Scheibe 28 dadurch auf, daß sie in Koniakt mit der stromleitenden äußeren Fläche 31 stehen, die durch Lackieren mit Gold gut stromleitend wird. Die scharfen Spitzen, Punkte oder Kanten 33 der L-förmigen Kontaktelemente 32 können ebenfalls mit Gold plattiert sein. Jedes Kontaktelement 32 ist mit einem Leiter innerhalb eines Zweileiter-Zuführkabels 34 verbunden, das durch den Kanal 26 verläuft. Zur Vervollständigung des Schalters 10 ist eine Gehäuseabdeckung 3fc ähnlich der in F i g. 3 gezeigten, die aus gepreßtem oder gegossenem Kunststoff wie das Gehäuse hergestellt sein kann, mit dem Gehäuse 12 verbunden, z. B. deren Ultraschallschweißen.

Die Dimensionen des zusammengebauten Schalters 10 nach Fig. 1 sind so, daß der Durchmesser der zylindrischen Kammer 14 groß genug ist, um zu verhindern, daß die Scheibe 28 mit der nach innen gewandten Oberfläche in Kontakt kommt, selbst bei einer maximalen Verschiebung der Scheibe, wenn die äußere Oberfläche der Säule 16 die innere Schcibcnfläche, die die öffnung 30 definiert, berührt. Daraus ergibt sich, daß der einzige Kontakt, den die stromleitende Oberfläche 31 der toroidformigen Scheibe 28 machen kann, der Kontakt mit den scharfen Punkten oder kurzen Kanten 33 der L-förmigen Kontaktelementc 32 ist. Diese Anordnung verhindert, daß die stromleitende Oberfläche 31 Fremdstoffe ansammelt, z. B. Partikel, die sich von dem Gehäuse 12 lösen. Die toroidförmige Scheibe 28 hat eine solche Größe, daß gewährleistet ist, daß ihre Masse ausreichend groß ist, damit ciie scharfen Punkte 33 der L-förmigen Kontaktelemente 32 einen nicht leitenden Film durchdringen können, der sich auf der stromleitenden Oberfläche 31 ausbildet. Der Schalter nach F i g. 1 ist so zu befestigen, daß sein Kabel 34 von der unteren Fläche ausgeht.

Eine zweite Ausführungsform des Schalters 10 ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt, in welchen die Kontaktelemente in Form von C-förmigen Metallstreifen 38 ausgebildet sind, die scharfe obere und untere innere Ecken 39 besitzen, die die Punkte oder Kanten zur Kontaktgabe der stromleitenden Oberfläche 31 der toroidförmigen Scheibe 28 darstellen. Das Gehäuse 12 (>o ist mit einer großen, quadratischen Kammer 40 ausgebildet, die Seitenwandungen 41 mit daran angeordneten halbkreisförmigen Säulen 42 aufweisen. Die Befestigungsstifte 44 erstrecken sich vom Boden der Gehäusekammer 40 bis zu einer Höhe gleich der Höhe der Seitenwandungen 41 zur Kontaktgabe der inneren Ecken der C-förmigen Kontaktelemente 38, wodurch diese Kontaktelemente sesen Säulen 42 innerhalb des Gehäuses 12 gehalten werden. Es ist ein zweiter Satz von Befestigungsbolzen 46 vorgesehen; diese Bolzen erstrecken sich vom Boden der Gehäusekammer 40 zu einer niedrigeren Hohe, um die C-iörmigen Kontaktelemente 38 in einer zentralen Ebene innerhalb der Kammer 40 zu halten, insoweit, als die Abdeckung 36> auch mit Bolzen 47 versehen ist, die sich nach abwärts in die Kammer 40 bis etwa zu den Kontaktelementen 3ii oberhalb der Bolzen 46 erstrecken. Die Bolzen, die von beiden Seiten des Gehäuses ausgehen, verriegeln die: Kontaktelemente in die gezeigte Position, wenn die Abdeckung mit dem Gehäuse befestigt ist

Bei der Ausführungsforrn nach den F i g. 2 und 3 weist das Leiterkabel 34 ein vieradriges Kabel auf, das durch den Leiterkanal 26 in die Leiterkammer 20 führt, wo zwei der vier Leiter miteinander, z. B. durch Löten, verbunden sind. Rechte und linke Kanäle 48 und 5d ergeben Zwischenkanäle, damit jeder der übrigen vier Leiter in die rechteckförmige Kammer 40 geführt werden kann, wo sie mit einem bestimmten der C-förmigen Kontaktelemente 38 befestigt, z. B. verlötei sind. Von der Oberfläche des Leiierkanales 26 gehen eine Reihe von Sperringen 52 aus. die als Zugentlastung für das Leiterkabel 34 wirken. Der Leitcrkanal 26 is¹: ferner mit einer halbkreisförmigen Aussparung 54 versehen, während die Gehäuseabdeckung 36 mit einer Rippe 56 versehen ist, die das Leiterkabel 34 in die Aussparung 54 drückt, wodurch das Ende des Kabels im zusammengebauten Halter 10 weiterhin festgelegt wird.

Wie in Fig. 1, ist die toroidförmigc Scheibe 28 in der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 an einem Kontakt mit dem Teil der Anordnung gehindert, mit Ausnahme der inneren Ecken 39 der C-förmigen Kontaktelemente 38, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die äußere Fläche der Mittelsäule 16 durch Kontakt mit der Öffnung 30 den Verschiebt!ngsbereich begrenzt, ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Wie sich am besten aus Fig. 3 ergibt, we'st die Gehäuseabdeckung 36 eine Öffnung 58 auf, die mit der axialen Befestigungsöffnung 18 durch die Säule 16 ausgerichtet ist. Die öffnungen 18 und 56 werden als Durchtrittsloch für eine mit Schraubgewinde versehene Befestigungsvorrichtung verwendet, die zweckmäßigerweise die Befestigung des Schallers mit einem gewünschten Haller ermöglicht; die Ausführungsform nach Fig. 1 ist in ähnlicher Weise mit einem derartigen Befestigungsdurchtrittsloch verseh en.

Die vier Leiter in Kabel 34 ermöglichen eine einfache Installation eines Schalters 10 in ein Zweileiterkabel 60, wie F i g. 4 zeigt. Um die Schalter 10 zu installieren, wird das Zweileiterkabel 60 über die Gebäudeteile geführt, die mit einem Sicherheitswarnsystem 62 ausgerüstet werden sollen. Wenn das Kabel 60 geführt worden ist, können die Schalter 10 in einfacher Weise dadurch installiert werden, daß das Kabel abgeschnitten wird und daß zwei der vier Leiter mit einem Ende des durchtrennten Kabels gespleißt werden, während die übrigen zwei Leiter mit dem anderen Ende gespleißt werden. Bei manchen Systemen kann es erwünscht sein, das Kabel 60 an einer Last 64 enden zu lassen. So ergibt sich, daß das Vierleiterkabel 34, das mit dem Zweileiterkabel 60 verbunden ist. die Installation der Schalter 10 erheblich vereinfacht.

Des weiteren ermöglicht die C-förmige Gestalt der Kontakte 38 den Einbau des Schalters 10 in der Weise, daß das Kabel 34 entweder von der oberen oder von der unteren Oberfläche des Gehäuses 12 ausgeht. Auf diese Weise kann der Schalter auf einfache Weise mit einer

beliebigen Oberfläche befestigt werden, z. B. unter Verwendung einer einzigen Befestigungsvorrichtung mit Schraubvorrichtung; es kann aber auch Bindematerial anstelle der flachen, dünnen Gestalt des Gehäuses verwendet werden.

Der beschriebene Schalter besitzt fünf Teile, nämlich das Gehäuse 12, die Scheibe 28, zwei Kontaktelemente 32 oder 38, mit denen ein Leiterkabel 34 vorinstal wird, bevor in der Fabrik der Zusammenbau erfolgt, die Abdeckung 36. Der Zusammenbau dieser wen Teile in der Fabrik ergibt einen wirtschaftlic Schalter, der leicht und einfach in einem Überwachu system eingebaut werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Stoß- oder vibrationsempfindlicher Sensor zur Verwendung als Schalter in einem Sicherungssystem, mit einem etwa toroidförmigen Körper mit einem nach innen gewandten Oberflächenbereich und einem elektrisch leitenden, nach außen gewandten Oberflächenbereich, wobei der Körper normalerweise unter Schwerkraftwirkung lose auf wenigstens einem Paar von Kontaktelementen innerhalb eines Gehäuses sitzt, welche mit dem stromleitenden, nach außen gewandttn Oberflächenbereich des Körpers zusammenwirken, um normalerweise einen elektrischen Stromkreis zu schließen, der unterbrochen wird, wenn der Körper seinen Kontakt mit wenigstens einem der Kontaktelemente aufgrund einer Prellbewegung verliert, die von einer Verschiebung begleitet ist, welche durch auf den Sensor aufgegebenen Stoß oder Vibration verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß scharfe, spitzenartige Kontaktelemente (32 oder 38) vorgesehen sind, die einen nicht leitenden Film durchdringen, der ggf. auf dem stromleitenden, nach außen gerichteten Oberflächenbereich (31) des Körpers (28) vorhanden ist, dessen Masse für die Durchdringung ausreichend groß ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der toroidförmige Körper eine ringförmige Scheibe (28) ist und daß die Kontaktelemente (32,38) scharfe Spitzen oder Kanten (33, 39) aufweisen, auf welchen die elektrisch leitende äußere zylinderische Fläche (31) der Scheibe (28) normalerweise aufliegt.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Paare von Kontaktelementen (38) vorgesehen sind, die um den Körper (28) herum angeordnet sind, damit der Körper normalerweise auf einem Paar von Kontaktelementen aufsitzt, wenn der Sensor in einer von mindestens zwei möglichen Orientierungen befestigt ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei C-förmige Kontaktelemente (38) einander zugewandt auf entgegengesetzten Seiten des Körpers (28) angeordnet sind, deren jeder eine kontaktgebende Fläche (39) aufweist, die normalerweise mit dem Körper in Kontakt kommt, wenn der Sensor eine bestimmte Position annimmt, und deren jeder eine weitere kontaktgebende Fläche (39') besitzt, die normalerweise mit dem Körper (28) in Kontakt kommt, wenn der Sensor eine Position annimmt, die zur erstgenannten Position entgegengesetzt ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittelsäule (16) sich lose durch die öffnung im Körper (28) erstreckt, und daß die Mitteisäule den Bereich möglicher Verschiebung des Körpers (28) begrenzt, indem sie mit dem nach innen gerichteten Oberflächenbereich des Körpers (28) bei einer durch Stoß oder Vibration hervorgerufenen Verschiebung des Körpers (28) in Kontakt kommt, derart, daß der stromleitende, nach außen gerichtete Oberflächenbereich (31) des Körpers (28) daran gehindert wird, mit einer der Innenflächen des Gehäuses (12) in Kontakt zu kommen.

6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelsäule (16) ein integraler Bestandteil eines Seitenteiles des Gehäuses (12) ist.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelsäule (16) rohrförmige Gestalt aufweist, durch die hindurch eine Befestigungsverbindung geführt ist.