DE3123594C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Näherungsschalter mit einem Gehäuse, in welchem eine Leiterplatte und auf dieser als Funktionsanzeige eine elektrische Lichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode, angeordnet sind und das mindestens teilweise mit Gießharz ausgegossen ist sowie eine durch ein Kunststoff- Verschlußteil verschlossene Öffnung aufweist, sowie mit einem von der Lichtquelle nach außen führenden, die letztere von außen sichtbar machenden Lichtleiter.

Bei Näherungsschaltern ist es üblich, im Innern ihres Gehäuses eine als Funktionsanzeige dienende Leucht­ diode anzuordnen und, um letztere von außen sichtbar zu machen, zumindest einen Gehäusewandbereich transparent zu gestalten. Da man zum Ausgießen der Gehäuse solcher Näherungsschalter häufig Gießharze verwendet, welche Füllstoffe enthalten, und da solche Gießharze undurchsichtig sind, ordnet man in diesen Fällen die Leuchtdiode unmittelbar hinter dem transparenten Gehäusewandbereich an. Dies hat aber den Nachteil, daß sie im Regelfalle nicht auf einer Leiterplatte angeordnet werden kann, die wesentliche Teile der Schaltung des Näherungsschalters trägt und im Schaltergehäuse untergebracht ist; die Anbringung der Leuchtdiode auf der Leiterplatte wäre deshalb zweckmäßig, weil dann bei der Bestückung der Leiterplatte auch gleich die Leuchtdiode angebracht und angeschlossen werden könnte. Bei Näherungsschaltern mit metallischem Gehäuse wurde bislang die Leucht­ diode direkt am Gehäuse befestigt, was gleichfalls unbefriedigend ist, denn die Leuchtdiode ist dann der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt, und bei mit 220 V betriebenen Näherungsschaltern kann dadurch sogar das Bedienungspersonal gefährdet werden.

Es ist aber auch schon ein Näherungsschalter der eingangs erwähnten Art bekannt geworden (DE-OS 26 22 563), bei dem von der auf der Leiterplatte angebrachten Leuchtdiode ein als Glasfaserkabel ausgebildeter Lichtleiter durch einen Kanal des Kunststoff-Verschluß­ teils hindurch nach außen führt und an der Außenfläche des Verschlußteils endet, so daß die Leuchtdiode auch bei einem nicht-transparenten Schaltergehäuse von außen sichtbar ist, jedenfalls dann, wenn man in einer bestimmten Richtung, nämlich in Längsrichtung des Glasfaserkabels, auf eine bestimmte Stelle des Verschlußteils blickt. Der Hohlraum des Näherungs­ schalter-Gehäuses soll mindestens soweit mit Gieß­ harz ausgegossen sein, daß von der Leiterplatte weg aus dem Hohlraum herausführende Anschlußdrähte zumindest in ihrem Anfangsbereich im Gießharz ver­ laufen.

Dieser bekannte Näherungsschalter kann nicht aboslut flüssigkeitsdicht sein, denn sowohl über das Innere des flexiblen Glasfaserkabels, als auch über die Grenzfläche zwischen der Wand des Kanals des Verschlußteils und dem Mantel des Glasfaserkabels können für die Funktion und die Betriebssicherheit des Näherungsschalters schädliche Flüssigkeiten, wie z. B. Kühl- und Schmierflüssigkeiten einer Werkzeugmaschine, in das Schalterinnere gelangen. Außerdem muß das Glasfaserkabel als separates Teil hergestellt und montiert werden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Näherungsschalter der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß einerseits die Teile der elektrischen Schaltung des Näherungsschalters vor Umwelteinflüssen geschützt sind und man andererseits in der räumlichen Anordnung der die Funktionsanzeige bildenden Lichtquelle im Innern des Näherungsschalters frei ist, und zwar auch bei Verwendung metallischer Gehäuse.

Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß das ganze Verschlußteil aus einem transparenten Kunststoff besteht und einen von der Lichtquelle nach außen führenden Bereich aufweist, welcher mit mindestens einer totalreflektierenden Grenzfläche zur Umlenkung des Lichts der Lichtquelle versehen ist. Soll die letztere im Gießharz liegen, ist es vorteilhaft, wenn das Gießharz zur Verbesserung seiner Wärmeleitfähigkeit Füllstoffe enthält, da sich durch geeignete Füllstoffe im Gießharz die Gefahr eines Wärmestaus im Bereich der Lichtquelle beseitigen läßt. Bei dem erfindungsgemäßen Näherungs­ schalter ist also der Lichtleiter integraler Bestand­ teil des aus transparentem Kunststoff hergestellten Verschlußteils, wobei durch mindestens eine total­ reflektierende Grenzfläche des Kunststoff-Verschluß­ teils die Lichtquelle an jeder beliebigen Stelle der Außenseite des Verschlußteils sichtbar gemacht werden kann, ohne daß der Konstrukteur irgendwelchen Beschränkungen hinsichtlich der Anordnung der Licht­ quelle im Schalterinnern unterworfen wäre. Die erfindungsgemäße Lösung bedingt praktisch auch keinen höheren Aufwand, denn jeder Näherungsschalter besitzt ein Verschlußteil, welches das Gehäuse rückwärtig, d. h. auf seiner der Steuerseite abgewandten Seite, verschließt und z. B. als Kabeldurchführung ausge­ bildet ist. Da es sich bei diesen Verschlußteilen in der Regel um Kunststoffteile handelt, können sie ohne weiteres aus einem transparenten Kunststoff gefertigt und so gestaltet werden, daß sie sich z. B. mit einem fingerartigen Vorsprung, der den Licht­ leiter bildet, bis zu der auf der Leiterplatte sitzenden Lichtquelle erstrecken. Bei dem erfindungs­ gemäßen Näherungsschalter kann die Lichtquelle ohne weiteres in einem solchen Abstand vom Gehäuse ange­ ordnet werden, daß sich zwischen diesem und der Licht­ quelle eine hinreichend dicke Gießharzschicht befindet, was aus Sicherheitsgründen bei Näherungsschaltern mit metallischem Gehäuse wünschenswert ist. Schließ­ lich sei darauf hingewiesen, daß sich die Verschluß­ teile erfindungsgemäßer Näherungsschalter samt angeformten Lichtleiter ohne weiteres leicht und billig als Spritzgußteile herstellen lassen.

Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips läßt sich sogar eine Rundum-Anzeige schaffen, wenn nämlich das Verschlußteil einen Umfangsbereich des Näherungs­ schalters bildet und die totalreflektierende Grenz­ fläche als kegelige bzw. konische Fläche ausgebildet und derart angeordnet ist, daß die Lichtquelle am transparenten Umfangsbereich von allen Seiten sichtbar ist. Wenn vorstehend von einem Umfangsbereich des Näherungsschalters die Rede war, so bedeutet dies natürlich nicht, daß das Verschlußteil den größten Durchmesser des Näherungsschalters aufweisen muß.

Bei elektrischen Schaltern anderer Art ist es zwar an sich bekannt, aus klar-transparentem Kunststoff bestehende Schalterteile mit totalreflektierenden Grenzflächen zu versehen, um das Licht einer im Schalterinnern angeordneten und eine Funktionsanzeige bildenden elektrischen Lichtquelle nach außen zu einer Bedienungsperson des Schalters zu führen (DE-PS 21 61 800 und CH-PS 3 29 894), jedoch kann diesen bekannten Konstruktionen nicht die Lehre entnommen werden, durch ein bis zum Schalteräußeren führendes, klar-transparentes Kunststoffteil einen vom Schalteräußeren bis unmittelbar an die Lichtquelle reichenden Lichtleiter zu bilden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger, in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsformen noch näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungs­ form des Näherungsschalters und

Fig. 2 bis Fig. 4 Axialschnitte durch die hinteren Bereiche von drei weiteren Ausführungsformen.

Der in Fig. 1 gezeigte Näherungsschalter besitzt ein metallisches Gehäuse 10, welches vorn durch eine Kunst­ stoff-Verschlußscheibe 12 und hinten durch ein erfin­ dungsgemäßes Stecker-Verschlußstück 14 verschlossen wird. Hinter der Verschlußscheibe 12 ist eine Tast­ spule 16 angeordnet, welche über Leitungen 18 an eine auf einer Leiterplatte 20 gebildete Schaltung ange­ schlossen ist. Die letztere trägt neben verschiede­ nen Schaltelementen 22 auch eine Leuchtdiode 24, wel­ che irgendwelche Funktionen oder Zustände des er­ findungsgemäßen Näherungsschalters anzeigen kann. Schließlich ist die auf der Leiterplatte 20 gebil­ dete Schaltung an Steckerstifte 26 angeschlossen, die in das Verschlußstück 14 eingebettet sind.

Um die Teile der elektrischen Schaltung vor Umwelt­ einflüssen zu schützen, gleichzeitig aber die von der Schaltung gebildete Wärme abzuführen und alle Teile der Schaltung gegenüber dem metallischen Ge­ häuse 10 zuverlässig zu isolieren, ist das Gehäuse­ innere mit einem Gießharz 30 ausgegossen, das zum Zwecke der Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Gieß­ harzes einen erheblichen Anteil an Füllstoffen ent­ hält, die das Gießharz relativ lichtundurchlässig machen. Erfindungsgemäß besteht nun das Verschluß­ stück 14 aus einem glasklaren Kunststoff und besitzt einen fingerartigen Lichtleitstab 32, der bis unmittelbar an die Leuchtdiode 24 heran­ reicht. Die Fig. 1 läßt auch erkennen, wie durch eine total-reflektierende Grenzfläche 36 erreicht werden kann, daß trotz seitlich des Lichtleitstabs 32 angeordneter Leuchtdiode 24 deren Licht in Längs­ richtung des Lichtleitstabs das Verschlußstück 14 durchsetzt. Eine zweite total-reflektierende Grenz­ fläche 38 wird dann erfindungsgemäß dazu herange­ zogen, das Licht der Leuchtdiode 24 seitlich aus dem Näherungsschalter herauszureflektieren.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die sich von derjenigen gemäß Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß ein Verschlußstück 40 als Kabeldurchführung aus­ gebildet ist und eine Ausnehmung 42 besitzt, in die eine Leuchtdiode 44 eingesetzt ist. Auch hier dient wieder eine total-reflektierende Grenzfläche 46 dazu, das Licht der Leuchtdiode 44 seitlich aus dem Nähe­ rungsschalter herauszureflektieren.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform ähnlich derjeni­ gen gemäß Fig. 2, wobei ein Verschlußstück 50 wieder als Stecker-Verschlußstück ausgebildet ist. Ferner weist dieses Verschlußstück eine Linse 52 auf, um zu verhindern, daß der Lichtstrahl der Leuchtdiode 54 scharf gebündelt aus dem Näherungsschalter austritt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist wieder ein Stecker-Verschlußstück 60 vorgesehen, das eine Aus­ nehmung 62 zur Aufnahme einer Leuchtdiode 64 besitzt. Um nun das Signal dieser Leuchtdiode von allen Seiten des Näherungsschalter erkennen zu können, d. h. um eine Rundum-Anzeige zu bewerkstelligen, besitzt das Verschlußstück 60 eine total-reflektierende Grenzflä­ che 66 in Form eines Konus bzw. eines Innenkegels, so daß das Licht der Leuchtdiode 64 in einem Umfangs­ bereich 68 des Verschlußstücks 60 über 360° austritt.

Selbstverständlich sollen auch bei den Ausführungs­ formen nach den Fig. 3 und 4 nicht dargestellte Lei­ terplatten mit den Leuchtdioden 54 bzw. 64 bestückt sein, und außerdem soll das Innere der Näherungsschal­ ter auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 4 mit Gießharz ausgegossen sein, das die Wärmeleitfähig­ keit des Gießharzes erhöhende Füllstoffe enthält.

Aufgrund der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Verschlußteile keinen geometrisch genau definierten und begrenzten Licht­ leiter bilden müssen, sowie dies beispielsweise beim Lichtleitstab 32 der Fall ist, sondern daß gegebenen­ falls auch die Verschlußteile als Ganzes den Licht­ leiter bilden können.

Claims (3)

1. Näherungsschalter mit einem Gehäuse, in welchem eine Leiterplatte und auf dieser als Funktionsanzeige eine elektrische Lichtquelle, insbesondere eine Leucht­ diode, angeordnet sind und das mindestens teilweise mit Gießharz ausgegossen ist sowie eine durch ein Kunststoff-Verschlußteil verschlossene Öffnung auf­ weist, sowie mit einem von der Lichtquelle nach außen führenden, die letztere von außen sichtbar machenden Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze Ver­ schlußteil (14; 40; 50; 60) aus einem transparenten Kunststoff besteht und einen von der Lichtquelle (24; 44; 54; 64) nach außen führenden Bereich aufweist, welcher mit mindestens einer totalreflektierenden Grenzfläche (36, 38; 46; 66) zur Umlenkung des Lichts der Lichtquelle versehen ist, und daß das Gießharz (30) zur Verbesserung seiner Wärmeleitfähigkeit Füllstoffe enthält.

2. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußteil (14; 40; 50; 60) aus einem klardurchsichtigen Kunststoff besteht.

3. Näherungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (60) einen Umfangsbereich (68) des Näherungsschalters bildet und daß die totalreflektierende Grenzfläche (66) als kegelige bzw. konische Fläche ausgebildet und derart angeordnet ist, daß die Lichtquelle (64) am transparenten Umfangsbereich (68) von allen Seiten sichtbar ist.