DE3211772A1

DE3211772A1 - Endschalteraufbau

Info

Publication number: DE3211772A1
Application number: DE19823211772
Authority: DE
Inventors: Haruo Otsu Shiga Atsumi; Yasuhiro Kyoto Kiyono
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1982-10-14
Also published as: JPS6360487B2; GB2095915B; KR860000436Y1; DE3211772C2; KR830009607A; US4778955A; GB2095915A; JPS57162219A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Endschalteraufbau, wie er allgemein als Lagedetektor bei einer Maschine oder dergleichen verwendet wird, und richtet sich im besonderen auf einen selbsthaltenden Endschalteraufbau, der seine Arbeitsstellung nach Wegnahme einer äußeren Betätigungskraft beibehält.

Es ist beispielsweise ein Endschalteraufbau gemäß den Fign. 1 bis 3 seit langem bekannt, der einen Gehäusekörper 1, welcher einen eingebauten Schalter 2 aufnimmt, ein am Kopf des Gehäusekörpers 1 befestigtes Betätigungskopfteil 3, eine im Betätidungskopfteil 3 gehalterte drehbare Welle 5 und einen an einem zugespitzten Ende der drehbaren Welle 5 befestigten L-förmigen Rollenhebel 4 aufweist. Oben im Gehäusekörper 1 sitzt ein Betätigungskolben 6, der einen Druckknopf 2a des eingebauten Schalters 2 hinsichtlich einer Auf- und Abbewegung betätigt. Ein am Kolben 6 anliegender Nocken 7 ist an der drehbaren Welle 5 befestigt. Gegen eine obere Fläche des Nockens 7 drückt eine Rolle 10, die von einem durch eine Feder 8 nach unten belasteten beweglichen Kolben 9 gehaltert wird, in einer solchen Weise, daß, wenn der Rollenhebel 4 in einem bestimmten Ausmaß im Uhrzeiger-, oder im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird, der Nocken 7 in Stellung gehalten wird. Gegen eine untere Fläche des Nockens 7 drückt stets der durch eine Feder 6a belastete Kolben 6, so daß ihr der Kolben 6 folgt.

Der erwähnte Endschalter arbeitet so, daß bei Drehung des Rollenhebels 4 der Fig. 1 um einen Winkel von 90° um seine eigene Achse im Uhrzeigersinn die drehbare Welle 5 zusammen mit dem Nocken 7 gedreht wird, wodurch der Kolben 6 nach unten ge~ drückt und der Schalter 2 geschlossen wird, und daß dann, wenn der Rollenhebel 4 um einen Winkel von 90^θ um seine eigene Achse in umgekehrter Richtung gedreht wird, der Kolben 6 dem Nocken 7 folgend sich nach oben in seine Ursprungslage bewegt, wo-

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durch der Schalter 2 geöffnet wird.

Wenn, nämlich im Stellvorgang, der Rollenhebel 4, wie in Fig. 4A dargestellt, im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der eingebaute Schalter 2 in einer Stellung geschlossen, die etwas über die (im folgenden als "mechanische Mitte" bezeichneten) Stellung hinaus ist, wo die Rolle 10 des Kolbens 9 den höchsten Punkt 7a des Nockens 7 berührt. Was den Rückstellvorgang, wie er in Fig. 4B dargestellt ist, anbelangt, so ist der Schalter 2 so eingerichtet, daß er ebenfalls in einer Stellung geöffnet wird, die etwas über die mechanische Mitte hinaus ist. Die Ein- und Ausschaltstellungen des eingebauten Schalters 2 liegen also nahe an der mechanischen Mitte. Mit Annäherung der Stellung des Nockens 7 an die mechanische Mitte nimmt daher der auf den Schalter 2 ausgeübte Kontaktdruck ab. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß die betreffenden Ein- und Ausschaltstellungen infolge von Verschleiß oder von Maßfehlern, die in den Kontakten durch die Schaltlast entstehen, in Unordnung geraten. Der herkömmliche Endschalteraufbau hat also den Nachteil, daß wegen der Nähe der öffnungs- und der Schließstellung zur mechanischen Mitte ein exaktes Arbeiten des Aufbaus nicht gesichert ist und die Gefahr besteht, daß ein unerwünschtes Kontaktprellen auftritt.

Zur Vermeidung dieses Nachteils könnte man einen Endschalteraufbau vorschlagen, bei welchem, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 5A dargestellt, ein Teil des erwähnten Nockens 7 entfernt ist, so daß der eingebaute Schalter 2 geschlossen wird, wenn der Nocken 7 vollständig über die mechanische Mitte hinweggedreht ist. Ein solcher Aufbau hat jedoch den Nachteil, daß bei Drehung des Nockens 7 im Gegenuhrzeigersinn, wie sie in Fig. 5B dargestellt ist, der Schalter 2 bereits vor Erreichen der Stellung der mechanischen Mitte geöffnet wird. Dieser Nachteil ist im Hinblick auf die für den Endschalteraufbau im praktischen Gebrauch geforderte Charakteristik verhängnisvoll.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Endschalteraufbaus, bei dem gesichert ist, daß ein eingebauter Schalter erst geschaltet wird, nachdem sich ein

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Nocken vollständig über die mechanische Mitte hinweg gedreht hat, um so im Hinblick auf einen exakten Schaltvorgang einen Abfall des Kontaktdruckes und damit ein Kontaktprellen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schalteraufbau nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Schalteraufbaus sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind

Fig. 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Endschalteraufbaus ,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht von rechts des Aufbaus

der Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie 3-3 des Aufbaus

■ der Fig. 2,
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Fign. 4A Darstellungen, die das Stell- bzw. Rückstellprin^un zip eines Nockens zeigen,

Fign. 5A Darstellungen, die das Stell- bzw. Rückstellprin^un zip eines verbesserten Nockens zeigen,

Fig. 6 eine Teilschnitt-Seitenansicht eines Betätigungskopfes, wie er in einem Endschalteraufbau als bevorzugter Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,

Fig. 7 eine Schnittansicht längs Linie 7-7 des Aufbaus der Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsansicht, die den

inneren Mechanismus des Kopfs der Fig. 6 zeigt,

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Fig. 9 . eine Vorderansicht eines im Kopf der Fig. 8 verwendeten Nockens,

Fig. 10 eine Schnittansicht des im Kopf eingesetzten Nockens,

Fign. 11 Darstellungen, die die Prinzipien des Stellvor^un gangs und des Rückstellvorgangs wiedergeben, und

Fig. 13 eine Teilschnitt-Seitenansicht eines eine Abwandlung des Kopfes der Fig. 6 bildenden Betätigungskopfes.

Im folgenden wird auf die Fign. 6 bis 8 Bezug genommen* Diese zeigen ein in einem Endschalteraufbau verwendetes Betätigungskopfteil bzw. Kopfgehäuse 11 und einen inneren Mechanismus des Kopfteils gemäß der Erfindung. Innerhalb des Kopfteils 11 ist drehbar eine Welle 12 angeordnet, an deren einem Ende ein Hebel (nicht gezeigt , wie Hebel 4 der Fig. 1) in einem Aufbau befestigt ist, der ähnlich demjenigen eines herkömmlichen Betätigungskopfteils ist. Mit 13 und 14 sind ein beweglicher Kolben bzw. eine Feder bezeichnet. Der bewegliche Kolben 13 drückt mit einer geneigten Fläche gegen eine geneigte Fläche eines in der Welle 12 ausgebildeten dreieckigen Abschnitts 12a und belastet so die Welle 12 in der einen oder der anderen Richtung. Auf diese Weise ergibt sich ein tttndrehmechanismus A.

Ein Nocken 15 sitzt auf einem Wellenabschnitt 12b, der mit im wesentlichen halbmondförmigem Querschnitt in der Welle 12 ausgebildet ist, und ist durch einen Sprengring 16 gegen ein Abgleiten vom Abschnitt 12b gesichert. Wie in den Fign. 9 und 10 dargestellt, sitzt der Nocken 15 auf dem Wellenabschnitt 12b über ein Loch 15a des Nockens 15, das ein Winkelspiel D derart bietet, daß sich der Nocken 15 bezüglich der Welle 12 im Rahmen des Winkelspiels D frei drehen kann.

Unten am Nocken 15 ist eine Ausnehmung 15b an einer Betäti-

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gungsendstellung ausgebildet, so daß bei Drehung des Nockens 15 in die Betätigungsendstellung ein Kopfabschnitt eines Betätigungskolbens 17 mit der Ausnehmung 15b in Berührung kommt. Oben seitlich am Nocken 15 ist jeweils eine gerade Fläche 15c ausgebildet, über die der Nocken mit der Innenseite des Kopfgehäuses 11 in Berührung kommt, wodurch der Drehwinkel der Welle 12 begrenzt wird. Seitlich in der Mitte des Nockens 15 ist jeweils eine Einkerbung 15d ausgebildet, so daß diese Mittelseiten mit einem (nicht gezeigten) gabelförmigen Werkzeug erfaßt werden können.

An einer Bodenöffnung des Betätigungskopfes 11 ist eine Abdeckung 18 mit einer Mittelbohrung 18a befestigt, in welcher der Betätigungskolben 17 nach oben und unten verschiebbar aufgenommen ist, wodurch er einen Druckknopf eines (nicht gezeigten) eingebauten Schalters betätigen kann. Der Betätigungskolben 17 wird durch die Rückstellkraft des Druckknopfes des (nicht gezeigten) eingebauten Schalters nach oben belastet, wodurch er mit dem Nocken 15 in Berührung kommt, kann aber nach oben auch durch eine Rückstellfeder belastet werden, wie sie in Fig. 3 mit der Feder 6a dargestellt ist.

Der erwähnte Kopf wird folgendermaßen montiert: Der die Feder 14 tragende bewegliche Kolben 13 wird von unten in das Kopfgehäuse 11 eingesetzt. Während der Kolben mit einem geeigneten Werkzeug nach oben gedrückt wird, wird die Welle 12 in das Kopfgehäuse 11 von der Seite her eingeführt. Dann wird der durch ein geeignetes Werkzeug erfaßte Nocken 15 von unten her in den Kopf 11 eingeführt, so daß die Bohrung 15a des Nockens 15 von dem einen Ende der Welle 12 durchsetzt werden kann. Außerdem wird das zugespitzte Ende der Welle 12 in einen Wellenaufnahmeabschnitt 11a des Kopfgehäuses 11 eingesetzt, wodurch der bewegliche Kolben 13 gegen den dreieckiqen Abschnitt 12a der Welle 12 drückt und der halbmondförmige Wellenabschnitt 12b der Welle 12 mit der Bohrung 15a des Nockens 15 gekoppelt wird. Danach wird der Sprengring 16 auf der Welle 12 angebracht und damit der

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Nocken 15 gegen ein Abgleiten gesichert. Schließlich wird die Abdeckung 18 an der unteren öffnung des Kopfgehäuses 11 befestigt, womit die Montage des Kopfteils 11 beendet ist.

Für das Einsetzen des Nockens 15 in das Kopfgehäuse 11 müssen die Bohrung 15a des Nockens 15 und der Wellenabschnitt 12b der Welle 12 in bestimmten Richtungen ausgerichtet sein, damit sie einander erfassen können, und das Ausmaß des Einsetzens des Nockens 15 muß so eingestellt werden, daß die Achse der Welle 12 auf die Mitte der Bohrung 15a des Nockens 15 ausgerichtet ist. Insbesondere wegen der Miniaturisierung des Kopfteils 11 ist der Raum seiner unteren öffnung klein, so daß sich das Einsetzen des Nockens 15 von Hand sehr schwierig bewerkstelligen läßt. Der Nocken 15 enthält daher zwei Einkerbungen 15d, durch die er mittels eines pinzettenförmigen Maschinenwerkzeugs erfaßt werden kann, wobei sich dieses Einsetzen dann automatisch mittels einer automatisierten Maschine durchführen läßt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fign. 11 und 12 das Arbeiten des Endschalteraufbaus gemäß der Erfindung beschrieben.

In einer Ausgangsstellung, wo ein am zugespitzten Ende der Welle befestigter (nicht gezeigter) Hebel noch nicht betätigt ist {Hebelwinkel R = 0°), wird die Welle 12 durch den beweglichen Kolben 13 in Gegenuhrzeigerrichtung belastet, wobei der Betätigungskolben 17 noch nicht niedergedrückt ist. Im Zuge einer Uhrzeigerdrehung der Welle 12 durch Bewegung des Hebels hebt der dreieckige Abschnitt 12a den Kolben 13 an, der Nocken 15 wird aber wegen des vorgesehenen freien Winkelspiels (D = 35°) zwischen Nocken 15 und Schaftabschnitt 12b noch nicht gedreht.

Sobald der Hebelwinkel R 35° überschreitet, wird der Nocken 15 im Zusammenwirken mit der Welle 12 gedreht und der Betätigungskolben 17 allmählich niedergedrückt. Wenn der Hebelwinker R 45° wird, erreicht der Schalteraufbau eine mechanische Mitte, in der sich die Spitze des dreieckigen Abschnitts 12a der Welle 12 in ihrer höchsten Stellung im Zusammenwirken mit

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dem beweglichen Kolben 13 befindet. Wenn die Welle 12 weiter gedreht wird, dreht sie sich durch den durch die Feder 14 nach unten belasteten Kolben 13 schnell, bis der Hebelwinkel R 90° wird. Wenn der Hebelwinkel R dabei 60° erreicht, wird der eingebaute Schalter durch den durch den Nocken 15 niedergedrückten Kolben 17 geschlossen. Wenn der Hebelwinkel R 90° wird, wird der Kopf des Kolbens 17 von der Ausnehmung 15b jenseits eines vorspringenden Abschnitts des Nockens 15 erfaßt, in der der Hebel, die Welle 12 und der Nocken 15 mit ihren Stellunaen dann bleiben.

Bei Drehung des Hebels in umgekehrter Richtung wird die Welle 12 mit diesem gedreht, der Nocken 15 dreht sich jedoch nicht, bis der Hebelwinkel R auf 55° zurückkehrt. Wenn ferner der Hebelwinkel R auf 30° jenseits der mechanischen Mitte (Hebelwinkel R = 45°) zurückkehrt, wird der eingebaute Schalter geöffnet, wonach die Welle 12 dank einer durch den beweglichen Kolben 13 ausgeübten Belastungskraft schnell in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, in der der Hebelwinkel R 0° beträgt.

Bei dem beschriebenen Stellvorgang (vergleiche Fig. 11) wird also wegen des freien Winkelspiels (D = 35°) zwischen Welle 12 und Nocken 15 der Nocken 15 um 45° - 35° = 10° bis zur mechanischen Mitte (Hebelwinkel R = 45°), wo der Betätigungskolben 17 wenig niedergedrückt wird, gedreht. Deshalb passiert es nicht, daß der Kontaktdruck des eingebauten Schalters mit Annäherung an die mechanische Mitte abnimmt. Der eingebaute Schalter wird in einer ausreichend jenseits der mechanischen Mitte liegenden Stellung (Hebelwinkel R = 60°) geschaltet, so daß die Schaltstellung gegenüber der mechanisehen Mitte um 60° - 45° = 15° verschoben ist. Daher zeigt der Endschalteraufbau auch bei abgenützten Kontakten oder vorhandenen Maßfehlern kein unstabiles Arbeiten oder Kontaktprellen. Beim Rückstellvorgang (vergleiche Fig. 12) wird der Nocken 15 bis zur Erreichung der mechanischen Mitte um 10° gedreht, und erst wenn er sich ausreichend jenseits der mechanischen Mitte

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befindet, wird der eingebaute Schalter betätigt.

Um zu vermeiden, daß bei diesem Rückstellvorgang als Folge einer Reibungskraft zwischen Schaftabschnitt 12b und Bohrung 15a der Nocken 15 zusammen mit der Welle 12 gedreht wird und der eingebaute Schalter bereits vor Erreichen der mechanischen Mitte geöffnet wird, ist die Ausnehmung 15b in der Berührfläche des Nockens 15 an der Betäticrungsendposition so vorgesehen, daß sie vom Kopf des Betätigungskolbens 17 erfaßt wird und eine Bewegung des Nockens 15 durch eine solche Reibungskraft verschwindet.

Fig. 13 zeigt ein gegenüber der Ausführungsform der Fig. abgewandeltes Betätigungskopfteil 11. Das Betätigungskopfteil 11 weist einen Umdrehmechanismus A1 auf, bei welchem eine Stahlkugel 19 drehbar in einer Ausnehmung 131a an dem einen Ende eines beweglichen Kolbens 131 aufgenommen ist und durch die Belastungskraft einer Feder 14 gegen eine geneigte Fläche des dreieckigen Abschnitts 12a der Welle 12 gedrückt wird. Andere Teile sind die gleichen wie bei dem Aufbau der Fig. 6. Nach dieser abgewandelten Ausführungsform der Erfindung geht der bewegliche Kolben (131) über die Spitze des dreieckigen Abschnitts (12a) der Welle (12) über die Stahlkugel (19) in seine mechanische Mitte. Die freie Drehung der Stahlkugel vermindert dabei den Verschleiß dieser Spitze des dreieckigen Abschnitts, wodurch sich die Lage der mechanischen Mitte selbst über lange Zeiten hinweg nicht verschiebt. Durch die Stahlkugel (19) geht die Welle (12) sanft über, was einen schnellen Drehvorgang schafft.

Aus vorstehender Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß durch das freie Winkelspiel zwischen Welle und Nocken die Schaltstellung eines eingebauten Schalters ausreichend gegenüber der mechanischen Mitte verzögert ist und daß ferner ein Abnehmen des Kontaktdruckes bzw. ein Kontaktprellen vermieden ist, womit eine stabile Schaltcharakteristik gesichert ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1./ Schalteraufbau, gekennzeichnet durch einen Betätigungskolben (17) zur Betätigung eines eingebauten Schalters, eine ansprechend auf eine äußere Betätigungskraft sich drehende Welle (12) und einen mit der Welle gekoppelten Nocken (15), welcher den Betätigungskolben berührt, wobei der Betätigungskolben mit einer Drehung der Welle über Einwirkung des Nockensden eingebauten Schalter schaltend nach oben und unten bezüglich ist, und wobei der Nocken fine Bohrung aufweist, welche ein vorgegebenes freies Winkt· I spiel zwischen Welle und Nocken liefert.

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2. Schalteraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Nocken (15) in seinem Berührteil zum Betätigunqskolben (17) eine Ausnehmung (15b) aufweist, welche in einer Betätigungsendstellung von Kopf des Betätigungskolbens erfaßt wird.

3. Schalteraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein beweglicher Kolben (13, 131) zur Belastung der Welle (12) nach der einen oder der anderen Richtung vorgesehen ist, wodurch die Welle in einer Stellposition und einer Rückstellposition gehalten werden kann.

4. Schalteraufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Welle (12) und beweg- lichem Kolben (131) ein Kugelelement (19) vorgesehen ist-