DE29516875U1

DE29516875U1 - Actuator

Info

Publication number: DE29516875U1
Application number: DE29516875U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2005-10-26

Description

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Beschreibung
BetätigungselementDescription
Actuator

Die Erfindung bezieht sich auf ein manuell um eine Achse drehbares Betätigungselement einer industriellen Steuerung, das an einer Frontplatte angeordnet ist, die integraler Bestandteil der Steuerung sein kann, und das mit mindestens einem über eine Welle kraft- und/oder formschlüssig angekuppelten Formteil insbesondere Schalter oder Sensoren im Geräteinneren drehwinkelabhängig beeinflußt.The invention relates to an actuating element of an industrial control system that can be manually rotated about an axis, which is arranged on a front panel that can be an integral part of the control system, and which, with at least one molded part coupled by force and/or form-fitting via a shaft, influences in particular switches or sensors in the interior of the device depending on the angle of rotation.

Mit derartigen Betätigungselementen die knopf- oder knebeiförmig oder als Handrad ausgebildet sein können, werden Drehschalter oder Handradschalter insbesondere von numerischen Steuerungen bedient. Die Welle des jeweiligen Systems kann jedoch durch die Bedienung relativ starken Kräften ausgesetzt werden. Aus diesem Grunde werden die Wellen heutzutage in Stahl ausgebildet. Wenn aus Gründen der elektromagnetischen 0 Verträglichkeit jedoch ein Verzicht auf eine metallische Achse gewünscht wird, müßte diese Achse aus Kunststoff gefertigt werden. Von ihrem Preis mit metallischen Werkstoffen vergleichbare Kunststoffe sind jedoch mechanisch nur relativ schwach belastbar. Demzufolge müßte eine solche Kunststoffwelle sehr groß dimensioniert werden, was selbstverständlich auch die Baugröße des Gesamtsystems ungünstig beeinflussen würde.Rotary switches or handwheel switches, particularly those of numerical control systems, are operated with such actuating elements, which can be button- or knob-shaped or designed as a handwheel. The shaft of the respective system can, however, be exposed to relatively strong forces during operation. For this reason, the shafts are now made of steel. However, if a metallic axis is not required for reasons of electromagnetic compatibility, this axis would have to be made of plastic. However, plastics that are comparable in price to metallic materials are only relatively weak in mechanical terms. As a result, such a plastic shaft would have to be very large, which would of course also have an adverse effect on the size of the overall system.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betätigungselement der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch hohe Betätigungskräfte die Welle des Systems nicht überlasten.The object of the invention is to design an actuating element of the type mentioned above in such a way that even high actuating forces do not overload the shaft of the system.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Frontplatte radial zur geometrischen Drehachse ein vorspringender Kragen vorgesehen ist, der in eine korrespondie-According to the invention, this object is achieved in that a projecting collar is provided on the front plate radially to the geometric axis of rotation, which

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rende Nut am Rande des Betätigungselements eintaucht und dessen radiale Führung bewerkstelligt.groove on the edge of the actuating element and provides its radial guidance.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Führung durch Anschlag des Kragens im Grund der Führung erfolgt. Dies ist technisch äußerst einfach realisierbar.A first advantageous embodiment of the invention is characterized in that axial guidance is achieved by the collar stopping at the base of the guide. This is technically extremely easy to implement.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung können jedoch auch sehr gute axiale Führungen dadurch erreicht werden, daß durch radiale Vorsprünge oder Hinterschneidungen der Welle oder des Formteils ein nur die Drehbewegung zulassender Formschluß mit der Frontplatte oder mit einem zu dieser stationären Teil ermöglicht ist.
15According to a further embodiment of the invention, however, very good axial guidance can also be achieved by enabling a form-fit connection with the front plate or with a part stationary thereto, which only permits rotary movement, by means of radial projections or undercuts of the shaft or the molded part.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show:

FIG 1 eine Explosionsdarstellung eines Drehschalters in einerFIG 1 is an exploded view of a rotary switch in a

Aufsicht,
FIG 2 eine Explosionsdarstellung des Drehschalters in einerAt sight,
FIG 2 an exploded view of the rotary switch in a

Ansicht von unten,
FIG 3 ein Schnittbild und
FIG 4 ein als Handrad ausgebildetes Betätigungselement.View from below,
FIG 3 a sectional view and
FIG 4 shows an actuating element designed as a handwheel.

In der Darstellung gemäß FIG 1 ist in Aufsicht und Explosionsdarstellung ein Drehschalter gezeigt, der manuell über ein Betätigungselement in Form eines Betätigungsknopfes 2 0 bewegbar ist. Dieser Betätigungsknopf 2 ist auf ein Formteil aufsetzbar, das als Rastscheibe 3 mit sich verjüngender hohlwellenartiger Antriebsachse 1 ausgebildet ist. Die Antriebsachse 1 ist in einer Lagerbüchse 8 geführt, die kragenförmig aus einem Frontplattenelement 18 ragt, wobei der Kragen 8 in eine Nut 4 des Betätigungsknopfes 2 eingreift. Diese Nut 4 ist in der Darstellung gemäß FIG 2 zu sehen.In the illustration according to FIG 1, a rotary switch is shown in plan view and exploded view, which can be moved manually via an actuating element in the form of an actuating button 2 0. This actuating button 2 can be placed on a molded part which is designed as a locking disk 3 with a tapered hollow shaft-like drive axis 1. The drive axis 1 is guided in a bearing bush 8 which protrudes in the form of a collar from a front plate element 18, with the collar 8 engaging in a groove 4 of the actuating button 2. This groove 4 can be seen in the illustration according to FIG 2.

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Zurück zu FIG 1. Formschlüssig, über einen Stift fixiert, ist am Frontplattenelement 18 eine Skalenscheibe 10 angebracht, die ein Anschlagelement 11 zur Begrenzung der Drehbewegung des Betätigungsknopfes 2 aufweist. Als Gegenstück für das Anschlagelement 11 dient ein Zapfen 9 am Betätigungsknopf 2, der gut in der Darstellung gemäß FIG 2 zu sehen ist. FIG 1 zeigt ferner, daß auf der Skalenscheibe 10 eine Hinterlegung, beispielsweise eine farbige Hinterlegung 26 angebracht ist, damit die Position des Betätigungsknopfes 2 vom Bediener festgestellt werden kann. Dazu weist der Betätigungsknopf 2 einen Durchbruch als Zeiger 21 auf, der in der Darstellung gemäß FIG 2 zu sehen ist.Back to FIG 1. A scale disk 10 is attached to the front plate element 18 in a form-fitting manner, fixed by a pin, and has a stop element 11 to limit the rotary movement of the actuating button 2. A pin 9 on the actuating button 2 serves as a counterpart for the stop element 11 and can be clearly seen in the illustration according to FIG 2. FIG 1 also shows that a backing, for example a colored backing 26, is attached to the scale disk 10 so that the position of the actuating button 2 can be determined by the operator. For this purpose, the actuating button 2 has an opening as a pointer 21, which can be seen in the illustration according to FIG 2.

Unter der in FIG 1 gezeigten Skalenscheibe 10 sind im Frontplattenelement 18 eine Zylinderrolle 5 und eine Zylinderrolle 6 in Langlöcher eingesetzt, so daß die beiden Zylinderrollen 5 und 6 radial zur Drehachse des Systems Spiel aufweisen. Seitlich gegen die Zylinderrollen 5 und 6 ist eine kreisförmige Feder 7, die aus elastischem Kunststoff bestehen kann, 0 gespannt, wodurch die Zylinderrollen 5 und 6 im zusammengebauten Zustand gegen eine zahnförmige Außenkontur der Rastscheibe 3 drücken.Under the scale disk 10 shown in FIG. 1, a cylindrical roller 5 and a cylindrical roller 6 are inserted into elongated holes in the front plate element 18, so that the two cylindrical rollers 5 and 6 have play radially to the axis of rotation of the system. A circular spring 7, which can be made of elastic plastic, is tensioned laterally against the cylindrical rollers 5 and 6, whereby the cylindrical rollers 5 and 6 press against a tooth-shaped outer contour of the locking disk 3 in the assembled state.

Eine Abdichtung der Antriebsachse 1 zur Lagerbüchse 8 kann mit Hilfe eines O-Ringes 23 erfolgen, der in eine Nut 22 der Antriebsachse 1 eingesetzt ist. Die dem Betrachter zugewandte Oberfläche der Rastscheibe 3 kann eine vertiefte Fläche 24 aufweisen, auf die eine Elastomerverbundscheibe mit Magneten aufgeklebt werden kann, die radial magnetisiert sind. Diese Elastomerverbundscheibe würde zusammenwirken mit einer zweiten Elastomerverbundscheibe gleicher Art, die in einer vertieften Fläche 25 (FIG 2) am Frontplattenelement 18 fixiert werden könnte. Für den Fall der Verwendung von derartigen Elastomerverbundscheiben könnte auf die bereits beschriebene Rastung über die Zylinderrollen 5 und 6 verzichtet werden und der Drehschalter hätte die Funktion eines Handrades, das imThe drive axle 1 can be sealed to the bearing bush 8 using an O-ring 23 which is inserted into a groove 22 of the drive axle 1. The surface of the locking disk 3 facing the viewer can have a recessed area 24 onto which an elastomer composite disk with magnets can be glued, which are radially magnetized. This elastomer composite disk would work together with a second elastomer composite disk of the same type, which could be fixed in a recessed area 25 (FIG. 2) on the front plate element 18. If such elastomer composite disks were used, the locking mechanism via the cylindrical rollers 5 and 6 described above could be dispensed with and the rotary switch would have the function of a handwheel which in the

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weitesten Sinn eine Spezialität eines Drehschalters ist. In diesem Fall würde der Betätigungsknopf 2 zweckmäßigerweise durch einen Handradaufsatz ersetzt.broadest sense is a special feature of a rotary switch. In this case, the operating button 2 would be expediently replaced by a handwheel attachment.

Auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Rastscheibe 3 befinden sich optische Spuren, auf die im folgenden noch eingegangen wird. Diese optischen Spuren sind lichtreflektierend für Reflexlichtschranken auf einer Leiterplatte 15 ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel· drei Reflexlichtschranken vorgesehen sind, von denen allerdings nur eine, d.h. die Reflexlichtschranke 14, bezeichnet ist. Die Leiterplatte 15 ist beispielsweise über Schraubverbindungen mit dem Frontplattenelement 18 verbunden, wobei eine Dichtung zwischen diesen Elementen über einen O-Ring 2 0 erfolgt.On the side of the locking disk 3 facing away from the viewer there are optical tracks, which will be discussed below. These optical tracks are designed to reflect light for reflex light barriers on a circuit board 15, whereby in the exemplary embodiment three reflex light barriers are provided, of which only one, i.e. reflex light barrier 14, is designated. The circuit board 15 is connected to the front plate element 18, for example, via screw connections, whereby a seal between these elements is provided via an O-ring 20.

In der Darstellung gemäß FIG 2 ist die Ausbildung der optischen Spuren auf einer Stirnfläche 12 der Rastscheibe deutlich ersichtlich. So ist mit einem Bezugszeichen 13 auf eine der Reflexionsflächen hingewiesen. Die Ausbildung der 0 Reflexionsflächen in Spuren kann dazu dienen, daß durch die Drehbewegung eine codierte Signalgabe, beispielsweise ais Graycode erfolgen kann.In the illustration according to FIG 2, the formation of the optical tracks on a front surface 12 of the locking disk is clearly visible. A reference number 13 indicates one of the reflection surfaces. The formation of the reflection surfaces in tracks can serve to enable a coded signal to be transmitted through the rotary movement, for example as a Gray code.

Ferner ist in der Darstellung gemäß FIG 2 noch ersichtlich, daß die Zylinderrollen durch eine Ausformung 17 greifen, gegen die die Ringfeder anpreßt und daß der O-Ring zur Abdichtung von Leiterplatte und Frontplattenelement auf einer Ausformung 16 mit Stufe 19 aufgelegt werden kann.Furthermore, it is also clear from the illustration in FIG. 2 that the cylindrical rollers engage through a recess 17, against which the annular spring presses, and that the O-ring for sealing the circuit board and front panel element can be placed on a recess 16 with a step 19.

0 In der Darstellung gemäß FIG 3 sind noch einmal die dichtenden Elemente, d.h. die O-Ringe 23 und 20, in ihrer Lage deutlich zu sehen.0 In the illustration according to FIG 3, the sealing elements, i.e. the O-rings 23 and 20, can be clearly seen in their position.

In der Darstellung gemäß FIG 4 wird ein alternativ zum Betätigungsknopf vorzusehendes Handrad 3 0 gezeigt, das zur leich-In the illustration according to FIG 4, a handwheel 3 0 is shown as an alternative to the actuating button, which is used for easy

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teren Betätigung mit einer Kurbel 2 8 versehen sein kann und bei dem eine Skalenscheibe 29 vorgesehen ist.further actuation can be provided with a crank 2 8 and in which a scale disk 29 is provided.

Claims

95 6 37 7 8 Protection claims

1. Actuating element of an industrial control system that can be manually rotated about an axis and is arranged on a front plate that can be an integral part of the control system and that, with at least one molded part coupled via a shaft in a force-locking and/or form-locking manner, influences switches or sensors in the interior of the device in a rotation-dependent manner, characterized in that a projecting collar (8) is provided on the front plate (18) radially to the geometric axis of rotation, which plunges into a corresponding groove (4) on the edge of the actuating element (2,30) and brings about its radial guidance.

2. Actuating element according to claim 1, characterized in that axial guidance is provided by the collar (8) stopping in the base of the guide (4).

3. Actuating element according to claim 1 or 2, characterized in that radial projections or undercuts of the shaft (1) or of the molded part (3) enable a positive connection with the front plate (18) or with a part (15) stationary thereto, which only permits the rotary movement.
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