DE2819818A1

DE2819818A1 - Magnetabtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2819818A1
Application number: DE19782819818
Authority: DE
Inventors: Keith Jacob
Original assignee: Scovill Inc
Current assignee: Scovill Inc
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1979-06-07
Also published as: CA1110728A; US4161659A; US4161685A; JPS5480569A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetabtastvorrichtung, d.h. eine Vorrichtung zum Abtasten der Annäherung von magnetischen Gegenständen; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Magnetabtastvorrichtung, die sich besonders zum Abtasten von eisenhaltigen Metallen, wie z.B. dem Ort eines eisenhaltigen Kolbens in einem Fluidzylinder, zum Zählen von eisenhaltigen Metallteilen oder zum Abtasten der Nähe von anderen eisenhaltigen Metallteilen eignet.

Es ist bekannt, verschiedene Geräte dadurch zu steuern, daß man den Betrieb oder die Wirkungsweise von fluidbewegenden Kraftzylindern bei pneumatischen oder hydraulischen Vorrichtungen abtastet. Durch Abtastung der Anwesenheit oder der Position des beweglichen Kolbens innerhalb des Zylinders kann man den Betrieb von anderen Vorrichtungen in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens, oder aber andererseits die Länge des Hubes des Kolbens im Fluidzylinder selbst steuern.

Obwohl bereits eine ganze Anzahl von Annäherungsabtastvorrichtungen bekannt geworden sind, erfordern viele die Anwesenheit von Magnetkörpern innerhalb desjenigen Teiles, dessen Bewegung oder Annäherung abgetastet werden soll, damit die Annäherungsabtastvorrichtung richtig arbeitet. Dies stellt ein besonderes Problem bei zur Bewegung von Fluiden dienenden Kraftzylindern dar, von denen eine große Anzahl ohne Magneten in ihren Kolbenkörpern hergestellt sind. Ein weiteres, häufig auftretendes Problem besteht darin, eine Abtastvorrichtung anzugeben, die relativ leicht mit relativ niedrigen Kosten herstellbar ist und die dennoch eine zuverlässige Anzeige der Annäherung bei ständiger und fortgesetzter Benutzung gewährleistet. Insbesondere haben Abtastvorrichtungen mit mechanisch verbundenen Teilen die Neigung, daß sie gegenüber Abnutzungen während fortgesetzten Gebrauchs anfällig sind und aufgrund von grober Behandlung schlecht funktionieren.

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Die bekannten Abtastvorrichtungen machen davon Gebrauch, daß sie Schwingungen einer Induktivitäten und Kapazitäten aufweisenden Brückenschaltung bei einem Schaltkreis verwenden. Das bedeutet, daß die Einführung eines eisenhaltigen Metalls in der Nähe einer die Induktivität bildenden Spule die Schwingungen in der Induktivitäts- und Kapazitätsbrücke verändert. Der Schaltkreis weist einen steuerbaren Siliziumgleichrichter in Kombination mit einer Dioden-Brückenschaltung auf. Eine derartige Annäherungsabtastvorrichtung ist relativ kompliziert und erfordert einen relativ empfindlichen Abgleich der Induktiv!täts- und Kapazitätsbrücke. Ferner hat der Schaltkreis zwei Stufen, damit das Signal von der Induktivitäts- und Kapazitätsbrücke ausreichend verstärkt wird, um einen Schaltvorgang zwischen einer Spannungsquelle und einer Last hervorzurufen. Ein derartiges Erfordernis von zwei Stufen führt zu weiterer unerwünschter Kompliziertheit und Kosten bei einer Abtastvorrichtung.

Ein weiteres Problem, das üblicherweise bei der Verwendung derartiger Annäherungsabtastvorrichtungen bei Fluidzylindern auftritt, ist die Anbringung der Abtastvorrichtung am Körper des Zylinders. Für wirkungsvollen letr^eb ist es erforderlich, daß die Abtastvorrichtung so dicht wie möglich am Zylinder selbst befestigt wird. Die bisher bekannten Vorrichtungen haben komplizierte, feste Anordnungen verwendet, die um den Körper des Zylinders herumpassen und die die Abtastvorrichtung eng gegen den Zylinderkörper halten. Relativ feste Anordnungen hat man auch verwendet, um die Abtastvorrichtung an ZylinderZugstangen oder -Ankern anzubringen. Da jedoch die Einstellung der Position der Abtastvorrichtung oft erforderlich ist, wenn der Kolbenhub eingestellt werden muß, war es bei den bisher bekannten Vorrichtungen oft schwierig, sie zu bewegen oder einzustellen. Andere Anordnungen sind mit fest angebrachten Abtastvorrichtungen an den Enden des Zylinders ausgestattet, was die erforderliche Flexibilität und Anpassungsfähigkeit beseitigt, um die Abtastvorrichtung vollständig auszunutzen und zu verwenden.

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Darüber hinaus ist es vom Standpunkt des Herstellers aus wünschenswert, eine Annäherungsabtastvorrichtung zu haben, die sich vielen Verwendungszwecken anpassen läßt, wie z.B. dem Zählen von Metallteilen, dem Abtasten des Ortes von beweglichen Metallteilen bei Rampen, Rammen oder Pressen o. dgl..

Die Erfindung überwindet die obengenannten Probleme und schafft eine Abtastvorrichtung, die im wesentlichen die Verwendung von beweglichen mechanischen Teilen beseitigt und leicht und in sicherer Weise an bestehenden Anordnungen von Fluidzylindern und anderen Geräten angebracht werden kann, ohne daß das Erfordernis besteht, zusätzliche komplizierte feste Anordnungen vorzusehen, und ohne das Erfordernis, irgendwelche Teile des Fluidzylinders abzubauen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in sich abgeschlossen und erfordertpicht die Hinzufügung oder den Einbau von Magneten in irgendeinen Teil des abzutastenden Körpers. Auf diese Weise läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders nützlicher Weise bei bereits vorhandenen Fluidzylindern verwenden, die keinerlei Magneten in ihren Kolbenkörpern aufweisen. Des weiteren läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in wirksamer Weise für viele Anwendungszwecke verwenden, wie z.B. zum Abtasten von Metallteilen, um sie zu zählen oder ihren Ort zu bestimmen, während Inspektionen, wobei sie als Grenzschalter oder Trigger für einen anderen Vorgang bei verschiedenen Maschinen dient, oder indem sie eine Abtastvorrichtung in einem optischen oder akustischen Signalsystem bildet.

Dementsprechend liefert die Erfindung eine Magnetabtastvorrichtung, die insbesondere bei Fluid- und Bewegungskraftzylindern Verwendung finden kann, welche sowohl pneumatische als auch hydraulische Vorrichtungen sein können. Die e"rfindungsgemäße Vorrichtung weist einen gesteuerten Elektronikschaltkreis auf, der auf die Betätigung durch eine Magnetäbtasteinrichtung anspricht. Ganz allgemein zeichnet sich der Schaltkreis dadurch aus, daß er mit relativ niedrigem Kostenaufwand aus Standard bauteilen herstellbar ist, die für einen zuverlässigen Betrieb während intensiver Verwendung besonders geeignet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch

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eine Kleitunanordnung aufweisen, die eine leichte Einstellung der Position der Annäherungsabtastvorrichtung ermöglicht und dennoch die Abtastvorrichtung an einem Ort lokalisiert/ so daß sich die Vorrichtung in der Nähe einer Seite des Fluidzylinders befindet.

Insbesondere weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen gesteuerten Schaltkreis zur Vervollständigung einer elektrischen Schaltung auf, die eine elektrische Spannungsquelle mit einer elektrischen Last verbindet, welche auf die Position des Kolbens anspricht. Eine magnetische Betätigungseinrichtung zur selektiven Steuerung des gesteuerten Schaltkreises zwischen einem leitenden Zustand und einem nicht leitenden Zustand ist an die Steuerung des gesteuerten Schaltkreises angeschlossen. Die magnetische Betätigungseinrichtung ist ganz in der Nähe des Fluidzylinders angeordnet, so daß die Anwesenheit des Kolbens in der Nähe der Betätigungseinrichtung einen gesteuerten elektrischen Schaltkreis mit der Steuerung oder dem Gate des Schaltkreises verbindet und ein elektrisches Signal an die Steuerung oder das Gate anlegt, das den gesteuerten Schaltkreis leitend macht.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die magnetische Betätigungseinrichtung ein Reed-Schalter in der Nähe eines Permanentmagneten. Wenn sich der Kolben in einer Position in der Nähe des Reed-Schalters befindet, wird der magnetische Fluß des Magneten verändert, was dazu führt, daß zwei Kontaktzungen sich innerhalb eines Glasgehäuses berühren. Auf diese Weise ist die zum Schließen eines Schalters erforderliche mechanische Bewegung sehr klein und besonders gut für unempfindlichen und zuverlässigen Betrieb geeignet.

Vorteilhafterweise werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit Ausnahme des magnetischen Reed-Schalters, Festkörper-Schaltungsbauelemente für stabile, unempfindliche Konstruktionen kleiner Größe verwendet. Die Schaltungsbauelemente können in einem Epoxygehäuse eingebaut oder eingegossen sein, was zu weiterer Kompaktheit und Unempfindlichkeit der Vorrichtung führt. Gewünschtenfalls

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kann die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht und einfach auf dem Zylinder ersetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft im Vergleich mit anderen bekannten Vorrichtungen wegen der Einfachheit der Kombination von Reed-Schalter und Magnet und der relativ direkten Kopplung des Reed-Schalters an den Schaltvorgang zwischen der Last und der Spannungsversorgung, die auf diese Weise das Erfordernis von zwei Verstärkungsstufen beseitigt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines üblichen

Fluidzylinders zur Erläuterung der an einem Zuganker des Zylinders angebrachten erfindungsgemäßen Magnetabtastvorrichtung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Magnetabtastvorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Paares von

erfindungsgemäßen Magnetabtastvorrichtungen, die an einem typischen Kraftzylinder zur Bewegung von Fluid befestigt und derart angeschlossen sind, daß sie die Wirkungsweise des Zylinders über ein von einem Solenoid betätigtes Fluidventil steuern; und in

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetabtastvorrichtung.

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In den Fig. 1 und 3 der Zeichnung ist im einzelnen eine neuartige Magnetabtastvorrichtung 10 dargestellt, die an einem Antriebskraft-Fluidzylinder 12 befestigt ist, bei dem es sich um einen pneumatischen Zylinder handelt. Der Fluidzylinder 12 weist ein gerades kreisförmiges Zylindergehäuse 14 auf, das vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Material, wie z.B. Aluminium oder Messing, besteht und weist einen Kolben 16 auf, der für eine Hin- und Herbewegung in dem Zylindergehäuse 14 ausgelegt ist. Der Kolben 16 ist am Ende einer Schub-, Verbindungs- oder Kolbenstange 18 befestigt, die sich an mindestens einem Ende des Fluidzylinders 12 nach außen erstreckt, um eine von dem Fluidzylinder 12 anzutreibende Vorrichtung zu bewegen. Die Enden des Zylindergehäuses 14 sind mit Abschlußplatten 20 verschlossen, die die Enden des Zylindergehäuses unter Bildung eines fluiddichten Gehäuses abschließen und abdichten. Die Abschlußplatten 20 sind mit einer Vielzahl von Zugankern 22, in diesem Falle vier, fest in ihrer Stellung gehalten, wobei die Zuganker 22 gleichmäßig um den Umfang des Fluidzylinders 12 verteilt im Abstand angeordnet sind und die Abschlußplatten 20 an den Enden fest gegen die Enden des Zylindergehäuses 14 haltern, üblicherweise besteht der Kolben 16 aus einem ferromagnetischen Material, wie z.B. gehärtetem itah¹ od. dgl., so daß er magnetisch anziehbar ist und seinerseits Magneten anzieht.

Wie am besten aus Fig. 3 erkennbar, wird die Betätigung des pneumatischen Fluidzylinders 12 üblicherweise unter Verwendung eines Steuerschiebers oder Steuerventils 24 od. dgl. gesteuert. Das Steuerventil 24 wird seinerseits von einem von einem elektrischen Solenoid betätigten Steuer- oder Schaltventil 26 gesteuert, das mit dem Steuerventil 24 zusammenwirkend angeschlossen ist. Ein Paar von Magnetabtastvorrichtungen 10a und 10b sind im Abstand voneinander an Orten zwischen zwei der den Fluidzylinder 12 halternden Zugankern 22 befestigt, so daß sie im allgemeinen tangential längs der Seite oder der Seiten des Zylindergehäuses 14 gegen dieses oder in seiner unmittelbaren Nähe angeordnet sind. Die Magnetabtastvorrichtungen 10a und 10b sind über elektrische Verbindungskabel 28a und 28b an das Steuer- oder Schaltventil 26

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angeschlossen, um das Hineinfließen und Herausfließen des Fluids, in diesem Falle komprimierter Luft, an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 16 für seine Bewegung zu steuern.

Beispielsweise wird durch eine Versorgungsleitung 30 zum Steuerventil 24 eingelassene, komprimierte Luft mit einer geeigneten üblichen Ventilanordnung innerhalb des Steuerventils 24 der Fluidleitung 32 zugeführt. Die Fluidleitung 32 läßt das Fluid am linken Ende des Fluidzylinders 12 gegen den Kolben 16 eintreten (vgl. Fig. 3). Gleichzeitig wird die Fluidleitung 34 auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 16 gegenüber der Ventilanordnung im Steuerventil 24 gegenüber der Auslaßöffnung 36 geöffnet. Der Druck gegen das linke Ende des Kolbens 16 bewegt den Kolben 16 in der Anordnung nach Fig. 1 nach rechts, bis er in den Einflußbereich des Magnetfeldes des Magneten innerhalb der Magnetabtastvorrichtung 10b am rechten Ende des Fluidzylinders 12 kommt. Die Magnetabtastvorrichtung 10b tastet die Position des Kopfes des Kolbens ab, schließt einen elektrischen Schalter und liefert dem Schaltventil 26 über das elektrische Verbindungskabel 28b ein Signal, das die Fluidleitung 34 schließt, um die nach rechts gerichtete Bewegung des Kolbens 16 anzuhalten. Wenn der Kolben 16 durch komprimierte Luft, die durch die Fluidleitung 34 gegen den Kolben 16 eingelassen wird, nach links bewegt wird, so wird die Magnetabtastvorrichtung 10a die Anwesenheit des Kopfes des Kolbens 16 abtasten, der Ventilanordnung ein Signal liefern, den Austritt von Luft an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 16 durch die Auslaßöffnung 38 unterbrechen und die nach links gerichtete Bewegung des Kolbens 16 anhalten. Auf diese Weise wird die Länge des Hubes des Kolbens 16 innerhalb des Zylindergehäuses 14 durch die Anordnung der beiden Magnetabtastvorrichtungen 10a und 10b gesteuert.

Wie aus Fig. 1 und 2 erkennbar, weist die Magnetabtastvorrichtung 10, die zur Abtastung von Annäherungen dient, im allgemeinen ein rechteckiges Gehäuse 40 auf, das im allgemeinen ebene Seitenwände 42a und 42b, im allgemeinen ebene Vorder- und Rückwände 44a

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bzw. 44b, eine geschlossene Bodenwand 46a sowie eine Deckenwand 46b mit einer hindurchgehenden öffnung 47 zum Einsetzen der elektrischen Verkabelung hat. Eine oder mehrere der Seiten-, Decken-, Boden- oder Endwände ist lösbar mit geeigneten Schrauben od. dgl. an den anderen Wänden befestigt, um einen Zugang zu dem Innenmechanismus der Magnetabtastvorrichtung 10 zu schaffen. Das Gehäuse 40 schafft eine Abdeckung zum Schutz des Innenmechanismus gegenüber Staub, Schmutz und unerwünschter Veränderung oder Verfälschung des Mechanismus.

Fig. 2 stellt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht dar, die einen Schaltkreis 75 in Form einer gedruckten Schaltung zeigt, auf die die elektrischen Bauteile der Magnetabtastvorrichtung 10 montiert sind. Ausgangsklemmen 65 und 66 erstrecken sich von einer Seite der gedruckten Schaltung 75 und stellen eine elektrische Verbindung der Magnetabtastvorrichtung 10 mit elektrischen Kabeln dar, die sich üblicherweise durch die öffnung 47 erstrecken. Ein Paar von Flanschen 77 erstreckt sich von oberen Bereichen der Seitenwände 42a und 42b nach innen und weist jeweils eine öffnung zur Aufnahme einer Schraube 79 auf, die sich durch eine öffnung in der Deckenwand 46b erstrecken. Die gedruckte Schaltung 75 ist innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet und mit drei Abstandshaltern 81 ausgefluchtet, welche sich im allgemeinen von einer größeren Oberfläche der gedruckten Schaltung 75 senkrecht nach außen erstrecken und an ihr befestigt sind. Sobald die gedruckte Schaltung 75 in das Gehäuse 40 eingesetzt ist, kann ein Epoxymaterial verwendet werden, um die gedruckte Schaltung 75 einzugießen oder zu ummanteln und das Gehäuse 40 zu füllen, wobei die Ausgangsklemmen 65 und 66 frei bleiben. Das Epoxymaterial schützt und versiegelt die gedruckte Schaltung 75 gegenüber der Umgebung und absorbiert Stöße oder Schläge.

Um die Magnetabtastvorrichtung 10 richtig und wirkungsvoll zu sichern, und zwar im allgemeinen tangential gegen die Seite des Zylindergehäuses 14 (vgl. Fig. 1 und 3), erstreckt sich jeweils ein Klemmarm 132 von jeder der beiden einander gegenüberliegenden

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Seitenwände 42a und 42b des Gehäuses 40. Jeder Klemmarm 132 weist einen länglichen Streifen 133 mit einer Vielzahl von quer angeordneten öffnungen oder Schlitzen 134 auf, die in Längsrichtung über die Länge des Streifens 133 im Abstand voneinander angeordnet sind. Eine Halterung 137 trägt eine Schraube 136 und nimmt einen Streifen 133 auf/ so daß die Gewindegänge der Schraube 136 mit den öffnungen oder Schlitzen 134 des Streifens 133 in Eingriff kommen und auf diese Weise den Streifen 133 in Längsrichtung bewegen, wenn die Schraube 136 gedreht wird. Jede Halterung ist an die jeweilige Seitenwand 42a bzw. 42b des Gehäuses 40 angeschlossen und enthält eine mit Gewinde versehene Aufnahmeöffnung 138 zur Aufnahme der Schraube 136 sowie eine längliche öffnung zur Aufnahme des Streifens 133 (vgl. Fig. 2).

Am unteren Ende des Streifens 133, im Abstand vom Gehäuse 40, ist ein gebogener Haken oder ein Klemmteil 135 angeschlossen, der zur Aufnahme und Halterung eines Zugankers 22 dient. Die Verbindung zwischen dem Klemmteil 135 und dem Streifen 133 kann beispielsweise mit Nieten erfolgen. Die Streifen 133 haben dabei zweckmäßigerweise eine ausreichende Länge, daß sie an den Zugankern auf der gleichen Seite des Fluidzylinders 12 wie das Gehäuse 40, wie mit ausgezogenen Linien in Fig. 1 angedeutet, oder vom Gehäuse 40 auf der gegenüberliegenden Seite des Fluidzylinders 12 angreifen können, wie es strichliert in Fig. 1 angedeutet ist. Die Klemmarme 132 ermöglichen, wie bereits angedeutet, die Befestigung der Magnetabtastvorrichtung 10 ohne Demontage, sondern in einfacher Weise durch Lösen der Schrauben 136, Positionieren der Klemmteile 135 um die Zuganker 22 und anschließendes Anziehen der Schrauben 136. Die Position der Magnetabtastvorrichtung 10 kann über die Länge des Fluidzylinders 12 eingestellt werden, indem man lediglich die Schrauben 136 löst, die Vorrichtung an den gewünschten Ort verschiebt und die Schrauben 136 wieder anzieht. Obwohl zwei Klemmarme 132 jeweils auf einer Seite des Gehäuses 40 vorzuziehen sind, kann die Magnetabtastvorrichtung 10 am Fluidzylinder 12 oder einer anderen Anordnung auch nur mit einem einzigen Klemmarm 132 befestigt werden, wenn der Streifen

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ausreichende Festigkeit aufweist.

In Fig. 4 ist die Schaltung wiedergegeben, die einen elektrischen Schaltkreis 100 zwischen einer Last 50 und einer Wechselspannungsquelle 51 schließt. Das Schließen eines Leitungsweges über die Schaltung 100 wird durch einen Reed-Schalter 52 ausgelöst, der Innenkontakte 53 und 54 innerhalb eines Glasgehäuses 55 aufweist. Ein Zylindermagnet 56 hat eine in Längsrichtung verlaufende Mittelöffnung zur Aufnahme des Glasgehäuses 55. Eine Polplatte oder ein Polschuh 57 ist in der Nähe eines Endes der öffnung innerhalb des Zylindermagneten 56 angeordnet, um die Flußlinien des Zylindermagneten 56 zu konzentrieren, wenn ein eisenhaltiger Kolben oder Kopf in die Nähe des Reed-Schalters 52 kommt. Ein steuerbarer Siliziumgleichrichter 58 wirkt als ein auf den Reed-Schalter ansprechender Schalter und ist mit seinem Eingang über einen Widerstand 59 an den Innenkontakt 53 und mit seinem Ausgang über einen Kondensator 60 an den Innenkontakt 54 angeschlossen. Der Steueranschluß des gesteuerten Sxliziumgleichrichters 58 ist über einen Widerstand 61 an seine eigene Ausgangsklemme angeschlossen. Der Widerstand 61 wirkt in der Weise, daß er eine Spannung zwischen dem Steueranschluß und der Au ^qan-jsklemme des Siliziumgleichrichters 58 liefert und damit eine Vorspannung zum Schalten des Gleichrichters 58 zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand schafft. Der Steueranschluß des steuerbaren Sxliziumgleichrichters 58 ist über eine Filterdiode 62 an den Innenkontakt 54 des Reed-Schalters 52 angeschlossen.

Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 63 und einem Kondensator 64 ist zwischen die Eingangs- und Ausgangsklemmen des steuerbaren Sxliziumgleichrichters 58 geschaltet, um die Schaltempfindlichkeit des Sxliziumgleichrichters 58 gegenüber momentanen oder vorübergehenden Signalen zu verringern. Der Widerstand 63 und der Kondensator 64 begrenzen die Anstiegsrate der Spannung über dem steuerbaren Siliziumgleichrichter 58, so daß der Siliziumgleichrichter 58 nicht falsch getriggert wird. Das bedeutet, daß ein intermittierendes oder vorübergehendes Schließen der Innenkontakte

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53 und 54 des Reed-Schalters 52 wegen des Widerstandes 63 und des Kondensators 64 eine verzögerte und reduzierte Wirkung hat. Die Schaltung 100 ist mit Ausgangsklemmen 65 und 66 versehen, an welche die Last 50 und die Wechselspannungsquelle 51 in Reihenschaltung angeschlossen sind. Parallel dazu ist zwischen die Ausgangsklemmen 65 und 66 ein Metalloxyd-Varistor 67 geschaltet, der gegen Überspannungen der Wechselspannungsquelle 51 schützt und so ausgelegt ist, daß er bei einer vorgegebenen Spannung leitet. Beispielsweise kann der Varistor 67 bei ungefähr 184 Volt Spitze leiten. Ein Varistor 67 ist insofern wünschenswert, als der steuerbare Siliziumgleichrichter 58 beschädigt werden kann, wenn er ungewöhnlichen hohen Spitzenspannungen ausgesetzt wird.

Ein Brückengleichrichter mit Dioden 68, 69, 70 und 71 ist in einer Serienschaltung mit geschlossener Schleife mit vier Knoten so geschaltet, daß der steuerbare Siliziumgleichrichter 58 über zwei Knoten und die Last 50 über die übrigen zwei, gegenüberliegenden Knoten geschaltet ist. Genauer gesagt ist die Diode 68 zwischen die Ausgangsklemme 65 und den Eingang des steuerbaren Siliziumgleichrichters 58 geschaltet. Die Diode 69 ist zwischen die Ausgangsklemme 66 und den Eingang des steuerbaren Siliziumgleichrichters 58 geschaltet. Die Diode 70 ist zwischen den Ausgang des Verzweigungspunktes des steuerbaren Siliziumgleichrichters 58 und die Ausgangsklemme 65 geschaltet. Die Diode 71 ist zwischen den Ausgangs-Verzweigungspunkt der steuerbaren Siliziumgleichrichters 58 und die Ausgangsklemme 66 geschaltet. Der Brückengleichrichter in Kombination mit dem steuerbaren Siliziumgleichrichter 58 wirkt dabei vielmehr als Wechselspannungsschalter als als Schalter für einen Strom, der nur in einer Richtung fließt. Das bedeutet, daß der Brückengleichrichter unabhängig von der Periode der Wechselspannungsquelle 51 den steuerbaren Siliziumgleichrichter 58 mit Strom versorgt, und der Siliziumgleichrichter 58 wird jedesmal dann leiten, wenn ein geeignetes Signal an seinem Steueranschluß anliegt.

Die Filterdiode 62 und der Kondensator 60 bilden zusammen einen

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Kontaktprallfilter für den Reed-Schalter 52, um Übergangszustände aufgrund von elektrischen Diskontinuitäten zwischen den Innenkontakten 53 und 54 zu beseitigen, welche dadurch ausgelöst werden, daß der eine Innenkontakt gegen den anderen prallt. Das bedeutet, wenn Strom durch den Reed-Schalter 52 zu fließen beginnt, daß dann der Kondensator 60 zu laden beginnt und Strom durch den Widerstand fließt, um eine Vorspannung aufzubauen. Wenn ein vorübergehendes öffnen der Innenkontakte 53 und 54 stattfindet, so versucht der Kondensator 60 sich über den Widerstand 61 zu entladen, und setzt somit die Aufrechterhaltung einer Vorspannung fort, die den Siliziumgleichrichter 58 in leitendem Zustand hält. Wenn natürlich die Innenkontakte 53 und 54 über einen längeren Zeitraum geöffnet bleiben, was anzeigt, daß der Kolben des Zylinders sich nicht mehr in der Nähe des Reed-Schalters 52 befindet, so entlädt sich der Kondensator 60, die Vorspannung über dem Widerstand 61 nimmt ab und der steuerbare Siliziumgleichrichter 58 wird nicht-leitend.

Der Widerstand 59 begrenzt den durch den Reed-Schalter 52 fliessenden Strompegel, indem er den Widerstand von zwei parallelen Leitungen einstellt, wobei die eine den Reed-Schalter 52 und die andere den Siliziumgleichrichter 58 umfaßt. Selbstverständlich besitzt der Widerstand 59 einen solchen Wert, daß ausreichender Strom durch den Reed-Schalter 52 fließt, um ein Vorspannungssignal über dem Widerstand 61 auszubilden, das den Siliziumgleichrichter 58 leitend macht.

Im Betrieb verursacht die Annäherung des Kolbens 16 an den Reed-Schalter 52 eine Zunahme des magnetischen Flusses im Luftspalt innerhalb des als Permanentmagneten ausgebildeten Zylindermagneten 56. Das bedeutet, daß ein erhöhter magnetischer Fluß durch die Innenkontakte 53 und 54, welche aus einem magnetisierbaren Material bestehen, stattfindet, so daß die Innenkontakte 53 und gegeneinander angezogen werden und schließen. Die elektrische Verbindung zwischen den Innenkontakten 53 und 54 schließt den Schaltkreis zwischen dem Ausgangs-Verzweigungspunkt der Dioden und 69 und dem Eingangs-Verzweigungspunkt der Dioden 70 und 71.

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Der Strom fließt durch den Widerstand 59, den Reed-Schalter 52, die Filterdiode 62 und den Widerstand 61. Die über dem Widerstand aufgebaute Spannung ist ausreichend groß, um den Siliziumgleichrichter 58 einzuschalten. Wenn der steuerbare Siliziumgleichrichter 58 einschaltet, so wird eine Leitung mit relativ niedrigem Widerstand geschlossen, welche die Last 50 und die Wechselspannungsquelle 51 verbindet. Die Zeitkonstante der Leitung mit dem Widerstand 63 und dem Kondensator 64, parallel zum steuerbaren Siliziumgleichrichter 58, ist ausreichend klein, daß sie während jeder Periode des Wechselstromes der Wechselspannungsquelle 51 einen im wesentlichen offenen Kreis darstellt.

Sämtliche oben angegebenen Merkmale sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Heme 1, 8000 Manchen 40,

Schäferstraße 18 _. . , — ,. e_eU-, Elsenacher Straße 17

Postfach 11« iyipi.Hlig. II. Pi. «Saiir Pal.-Anw. Betzier

Pat.-Anw. Herrmann-Trentepohl DInI -Phv« Eduard Betzier Fernsprecher: 089/36 3011

Fernsprecher: 0 23 23/51013 ·#·!#·. ruje. i-wuuiu www·«· 36 3012

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^³⁰¹³

Telegrammanschrift: Telegrammanschrift:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

Telex 08 229 853 Telex 5215360

P "1 - Bankkonten:

_ Bayerische Vereinsbank Manchen 952287

28 1 Qft 1 ft Dresdner Bank AG Herne 7-520499

fc W I <J Q IQ Postscheckkonto Dortmund 55868-447

Ref.: MO 6294 Sj/CO in der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

München

|5. Mai 1978

SCOVILL MAITOFACTURING CO. 100 Scovill Square
Waterbury, Connecticut U. S. A.

Magnetabtastvorrichtung

Patentansprüche

Magnetabtastvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Halterung (40,132), die die Vorrichtung trägt, durch eine steuerbare Schalteinrichtung (58) zum selektiven Schließen eines elektrischen Schaltkreises (100), der in Abhängigkeit von der Position eines ferromagnetischen Gegenstandes (16) eine elektrische Spannungsquelle (51) mit einer elektrischen Last (50) verbindet, wobei die steuerbare Schalteinrichtung (58) einen Steueranschluß zur Aufnahme eines Signales aufweist, welches das Schließen des elektrischen Schaltkreises (100) durch die steuerbare Schalteinrichtung (58) auslöst,
durch eine magnetische Betätigungseinrichtung (1 0_T75,52-57),

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ORIGINAL INSPECTED

die selektiv den Zustand der steuerbaren Schalteinrichtung (58) zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Sustand einstellt und die elektrisch an den Steueranschluß der steuerbaren Schalteinrichtung (58) angeschlossen (60,61,62) ist, so daß die Anwesenheit eines ferromagnetischen Gegenstandes in der Nähe der magnetischen Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) das Anlegen eines elektrischen Signales von der magnetischen Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) an den Steueranschluß auslöst, der die steuerbare Schalteinrichtung (58) leitend nacht,

wobei die inagnetische Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) einen Reed-Schalter (52) aufweist, der in der Nähe eines Permanentmagneten (56,57) angeordnet ist, so daß die Annäherung eines ferromagnetisehen Gegenstandes gegenüber dem Reed-Schalter (52) den magnetischen Fluß vom Permanentmagneten (56,57) durch den Reed-Schalter (52) erhöht und dieser erhöhte magnetische Fluß zum Schließen des Reed-Schalters (52) ausreicht.
2. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Parmänentmagnet (56,57) einen hohlen Zylindermagneten (56), in dessen in Längsrichtung verlaufender öffnung der Reed-Schalter (52) angeordnet ist, sowie eine Polplatte (57) aus eisenhaltigem Material aufweist und daß die Polplatte (57) in der Nähe eines Endes des Zylindermagneten (56) angeordnet ist und die auf den Reed-Schalter (52) wirkenden magnetischen Flußlinien konzentriert.
3. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die steuerbare Schalteinrichtung (58) einen steuerbaren Siliziumgleichrichter (58) mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme und einem Steueranschluß aufweist und daß der Reed-Schalter (52) zwischen den Steueranschluß und die Eingangsklemme des Gleichrichters (58) geschaltet ist.

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4. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorspannungsanordnung (60,61, 62) zum Aufbau eines Spannungsdifferentials zwischen dem Steueranschluß und der Ausgangsklemme des Gleichrichters (58), wenn der Reed-Schalter (52) leitend ist, um den steuerbaren Siliziumgleichrichter (58) leitend zu machen.
5. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannungsanordnung (60,61,62) einen zwischen die Ausgangsklemme und den Steueranschluß des Gleichrichters (58) geschalteten Widerstand (61) aufweist.
6. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zwischen den Reed-Schalter (52) und den steuerbaren Siliziumgleichrichter (58) geschaltete Filtereinrichtung (60,62), die eine Veränderung der Spannung arn Steueranschluß, welche aus intermittierender elektrischer Leitung des Reed-Schalters (52) aufgrund von Kontaktprellen resultiert, reduziert.
7. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ■ zeichnet , daß die Filtereinrichtung (60,62) eine zwischen den Steueranschluß des Gleichrichters (58) und den Reed-Schalter (52) geschaltete Filterdiode (62) und einen zwischen die Ausgangsklemme des Gleichrichters (58) und den Reed-Schalter (52) geschalteten ersten Kondensator (60) aufweist.
8. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Serienschaltung aus Widerstand (63) und Kondensator (64) , die parallel zu den Eingangs- und Ausgangsklemmen des steuerbaren Siliziumgleichrichtt.a.s (58) geschaltet ist und die den Spannungsanstieg am steuerbaren Siliziumgleichrichter (58) begrenzt, so daß vorübergehende magnetische Einflüsse, die zu einer vorübergehenden Leitfähigkeit des Reed-Schalters (52) führen, eine verringerte Wirkung haben.

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9. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Lastwiderstand (59), der zwischen den Reed-Schalter (52) und die Eingangsklemrae des Gleichrichters (58) geschaltet ist und der den Pegel des durch den Reed-Schalter (52) fließenden Stromes steuert, wenn er in seinem leitenden Sustand geschlossen ist.
10. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Brückenschaltung mit vier Dioden (68-71) vorgesehen ist, wobei eine erste Serienschaltung mit einer ersten (68) und einer zweiten Diode (69) parallel zu einer zweiten Serienschaltung aus einer dritten (70) und einer vierten Diode (71) geschaltet ist, und daß die Schalteinrichtung (58) parallel zur ersten Serienschaltung (68,69) geschaltet ist und einen elektrischen Stromweg über den Brückengleichrichter (68-71) von einem ersten Verzweigungspunkt zwischen der ersten (68) und der zweiten Diode (69) zu einem zweiten Verzweigungspunkt zwischen der dritten (70) und vierten Diode (71) jedesmal dann schließt, wenn die Schalteinrichtung (58) leitend ist.
11. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zwischen erste und zweite Verzweigungspunkte geschaltete Eingangsbegrenzungseinrichtung (67), die zwischen den ersten und zweiten Verzweigungspunkten anliegende momentane Überspannungen begrenzt, indem sie leitet und einen Stromweg mit verringertem Widerstand für anliegende Spannungen bildet, die einen vorgegebenen Spannungspegel überschreiten.
12. Magnetabtastvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Eingangsbegrenzungseinrichtung einen Metalloxyd-Varistor (67) aufweist.

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13. Magnetabtastvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,

daß eine magnetische Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) vorgesehen ist, die einen elektrischen Schaltkreis (100) selektiv zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand einstellt,

daß die magnetische Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) elektrisch an den elektrischen Schaltkreis (100) angeschlossen ist, so daß die Anwesenheit eines ferromagnetischen Gegenstandes in der Nähe der magnetischen Betätigungseinrichtung (10,75-52-57) die magnetische Betätigungseinrichtung (10,75, 52-57) veranlaßt, ein elektrisches Signal an den elektrischen Schaltkreis (100) anzulegen und den leitenden Zustand hervorzurufen,

daß die magnetische Betätigungseinrichtung (10,75,52-57) einen in der Nähe eines Permanentmagneten (56,57) angeordneten Reed-Schalter (52) aufweist, so daß eine Annäherung eines ferromagnetischen Gegenstandes an den Reed-Schalter (52) eine Erhöhung des magnetischen Flußes des Reed-Schalters (52) hervorruft und der erhöhte magnetische Fluß zum Schließen des Reed-Schalters (52) ausreicht,

daß der Permanentmagnet (56,57) einen hohlen Zylindermagneten (56), in dessen in Längsrichtung verlaufender öffnung der Reed-Schalter (52) angeordnet ist, und eine Polplatte (57) aus eisenhaltigem Material aufweist, wobei die Polplatte (57) in der Nähe und im Abstand von einem Ende des Zylindermagneten (56) angeordnet ist und die auf den Reed-Schalter (52) wirkenden magnetischen Flußlinien konzentriert.

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