DE3827161A1 - Schaltervorrichtung - Google Patents
SchaltervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltervorrichtung, die
insbesondere in der Lage ist, Funktionsausfälle oder
Funktionsstörungen festzustellen und anzuzeigen.
Mechanische Schalter zum Steuern der Arbeit von
elektrischen Schaltungen werden auf einer Vielzahl von
Anwendungsgebieten verwandt. Eines dieser Anwendungsgebiete
ist die Produktions- oder Montagestraße in einer unbemannten
automatischen Fertigungsanlage, bei der Schaltervorrichtungen
dazu verwandt werden, mechanisch den Durchgang von verschie
denen Produkten bei der Herstellung oder von Werkstücken an
bestimmten Stellen des Arbeitsprozesses entlang der Straße
festzustellen, um die zugehörigen Maschinen und Mechanismen
zu steuern. In herkömmlicher Weise werden in weitem Umfang
End- oder Grenzschalter für diesen Zweck verwandt. Ein
Grenzschalter, der die Durchgangsbewegung von Werkstücken
oder anderen Gegenständen wahrnimmt, weist im typischen Fall
einen unabhängigen Federmechanismus und ein bewegbares
Betätigungsglied auf, das in einen Kontakt mit den durchge
henden Gegenständen gebracht wird. Wenn ein sich nähernder
Gegenstand mit dem Betätigungsglied in Kontakt kommt, dann
wird das Betätigungsglied in eine Richtung bewegt oder
gedreht. Wenn sich der Gegenstand entfernt, wird das
Betätigungsglied in die entgegengesetzte Richtung unter der
Vorspannkraft des Federmechanismus zurückgedreht. Diese Vor
und Rückbewegung des Betätigungsgliedes bringt den Grenz
schalter in die eingeschaltete und die ausgeschaltete oder
die geöffnete und geschlossene Stellung.
Die herkömmlichen Schalter zur Verwendung in der
Produktionsstraße einer Fertigungsanlage haben jedoch
gewisse Nachteile. Es kommt beispielsweise vor, daß aufgrund
einer erhöhten internen Reibung der zugehörige Betätigungs
mechanismus unbeweglich wird oder blockiert. Ein Ausfall der
Dichtung im Schaltergehäuse ermöglicht weiterhin das
Eindringen von Feuchtigkeit, was zu einem elektrischen
Kurzschluß im Schalter führen kann. Ein Zusammenschmelzen der
Schalterkontakte oder ein Ansammeln von Staubteilchen auf den
Schalterkontakten kann weiterhin zu einem fehlerhaften Ein
und Ausschalten des Schalters führen. Fehlfunktionen oder
Funktionsausfälle des Grenzschalters führen wiederum zu
Unterbrechungen in dem Betrieb der gesamten Produktionsstraße
und somit zu fehlerhaften Produkten. In diesen Situationen
muß der fehlerhafte Grenzschalter repariert oder durch einen
neuen Schalter ersetzt werden, während die Produktionsstraße
kurzzeitig stillsteht. Ein Abschalten der Produktionsstraße
hat jedoch selbst dann, wenn es nur kurzzeitig erfolgt, eine
enormen Einfluß auf die Produktion und führt zu einer
merklichen Abnahme der Produktivität.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, die
Schwierigkeiten bei dem bekannten Grenzschalter zu beseiti
gen. Um beispielsweise ein zuverlässiges Ein- und Ausschalten
zu erzielen, ist vorgeschlagen worden, in den Grenzschalter
Einrichtungen einzubauen, die die Schalterkontakte vor einem
Zusammenschmelzen schützen. Es ist weiterhin vorgeschlagen
worden, geschmolzene Schalterkontakte zwangsweise voneinander
zu trennen. Es gibt jedoch keine wirksamen Lösungen für die
oben erwähnten Schwierigkeiten, wie beispielsweise die
Schwierigkeit, daß das Schalterbetätigungsglied aufgrund
einer zunehmenden internen Reibung blockiert und Staubmateri
alien auf den Schalterkontakten oder zwischen den Schalter
kontakten das normale Schließen der Kontakte blockieren. Eine
Funktionsstörung oder eine Funktionsunterbrechung des
Grenzschalters führt daher weiterhin zu einem mit hohen
Kosten verbundenen Abschalten der gesamten Produktionsstraße.
Durch die Erfindung soll daher eine Schaltervorrichtung
geschaffen werden, die das Auftreten von Fehlfunktionen im
Schaltvorgang wahrnehmen kann, bevor diese Fehlfunktionen
gravierend werden, d.h. solange die Schaltervorrichtung ihre
Schaltfunktion noch erfüllen kann.
Durch die Erfindung soll insbesondere eine Schaltervor
richtung geschaffen werden, die eine fehlende Rückbewegung
des Schalters wahrnimmt und anzeigt.
Die erfindungsgemäße Schaltervorrichtung soll weiterhin
in der Lage sein, einen Kontaktausfall oder Kontaktfehler des
Schalters wahrzunehmen und anzuzeigen.
Die erfindungsgemäße Schaltervorrichtung soll insbeson
dere in der Lage sein, ein unerwünschtes Eindringen von
Feuchtigkeit in den Schalter wahrzunehmen und anzuzeigen.
Dazu weist die erfindungsgemäße Schaltervorrichtung eine
mechanische Schaltereinheit und eine zugehörige elektrische
Schaltung auf. Die Schaltung arbeitet so, daß sie auf den
Schaltvorgang der Schaltereinheit ansprechend ein Steueraus
gangssignal liefert. Die Schaltung der Vorrichtung kann auch
ein Warnsignal liefern, wenn sie potentielle Schwierigkeiten
beim normalen Schaltvorgang feststellt. Die Funktionsschwie
rigkeiten, die durch die Schaltung festzustellen sind,
schließen Störungen bei der Schalterrückbewegung, Ausfälle
des Schalterkontaktes und das Eindringen von Feuchtigkeit in
die Schaltereinheit ein.
Gemäß der Erfindung werden mechanische Fehlfunktionen in
ihrer frühen Phase, d.h. früh genug, bevor sie zu ernsten
Schwierigkeiten führen, die einen totalen Ausfall der
Schaltervorrichtung zur Folge haben, wahrgenommen und
angezeigt. In der Zwischenzeit kann die Schaltervorrichtung
ihren ununterbrochenen Betrieb fortsetzen und können
Korrektur- und Vorsorgemaßnahmen einschließlich einer
Reparatur und einem Austausch der betroffenen Bauteile zu
einem angemessenen Zeitpunkt getroffen werden. Wenn die
erfindungsgemäße Schaltervorrichtung, beispielsweise in der
Produktionsstraße einer Fertigungsanlage, arbeitet, dann
führt das Auftreten und die Feststellung von Fehlfunktionen
in der Schaltervorrichtung nicht notwendigerweise und
garantiert zu einem sofortigen Abschalten der gesamten
Produktionsstraße. Die notwendigen Gegenmaßnahmen können
getroffen werden, nachdem die Produktionsstraße zu einem
Zeitpunkt stillgelegt ist, an dem dieses Stillsetzen der
Produktionsstraße den geringsten nachteiligen Einfluß auf den
Produktions- und Herstellungsbetrieb insgesamt hat, was
beispielsweise während einer Betriebsunterbrechung in der
Nacht der Fall ist.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher
beschrieben. Es zeigen
Fig. 1A und 1B perspektivische Teilansichten eines
ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schalter
vorrichtung,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der in
Fig. 1A und 1B dargestellten Schaltervorrichtung,
Fig. 3 eine Längsschnittansicht der in den Fig. 1A und
1B dargestellten Schaltervorrichtung,
Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht einer Schwingstan
ge der in den Fig. 1A und 1B dargestellten Schaltervorrich
tung,
Fig. 5 eine vergrößerte Vertikalschnittansicht der
Schwingstange längs der Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Schaltervorrichtung, wobei
ihr Schaltmechanismus im einzelnen dargestellt ist,
Fig. 7 das schematische Schaltbild der elektrischen
Schaltung der in den Fig. 1A und 1B dargestellten Schalter
vorrichtung,
Fig. 8A, 8B, 8C und 8D Zeitdiagramme zur Erläuterung der
Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Schaltung,
Fig. 9 schematisch den Grundaufbau eines zweiten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltervorrich
tung,
Fig. 10 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeits
weise der in Fig. 9 dargestellten Schaltervorrichtung,
Fig. 11 in einer schematischen Darstellung den Grundauf
bau eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Schaltervorrichtung,
Fig. 12 in einer schematischen Darstellung den Grundauf
bau eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Schaltervorrichtung,
Fig. 13 in einer schematischen Darstellung den Grundauf
bau eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Schaltervorrichtung,
Fig. 14 in einer schematischen Darstellung den Grundauf
bau eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Schaltervorrichtung und
Fig. 15 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitswei
se der elektrischen Schaltung bei der in Fig. 14 dargestell
ten Schaltervorrichtung.
Im folgenden wird ein erstes bevorzugtes Ausführungsbei
spiel der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung anhand der
Fig. 1A, 1 B und 6 im einzelnen beschrieben.
Die Schaltervorrichtung weist ein Metallgehäuse 1 auf.
Das Gehäuse 1 ist mit einer vorderen Öffnung 3 versehen,
durch die hindurch die verschiedenen Bauteile im Gehäuse
montiert werden. Das Gehäuse 1 weist weiterhin eine durchge
hende Öffnung 2 auf, die in seiner oberen Abschlußwand
ausgebildet ist. Ein Montageblock 5 für ein Schalterbetäti
gungsglied 4 ist an der oberen Abschlußwand des Gehäuses 1
über eine Vielzahl von Befestigungsschrauben 6 angebracht.
Das Betätigungsglied 4 ist fest an einem Ende einer sich
drehenden Stange 7 angebracht, deren anderes Ende in Form
eines abgeflachten Teils 9 ausgebildet ist. Die gesamte
Stange 7 ist seitlich in den Montageblock 5 darin schwingbe
weglich eingesetzt. Ein manschetten- oder becherförmiges
Vorspannelement 8 ist zusammen mit einer darin aufgenommenen
Schraubenfeder 10 vertikal von unten in den Montageblock 5
eingesetzt, so daß es auf dem abgeflachten Ende der Schwing
stange 7 im Montageblock 5 sitzt. Bei einer derartigen
Anordnung legt die Schraubenfeder 10, die sich im Vorspanne
lement 8 befindet, eine nach unten gerichtete elastische
Kraft an das flache Ende 9 der Schwingstange 7, so daß die
Stange 7 und das zugehörige Betätigungsglied 4 in ihrer
normalen Lage gehalten werden. Ein Kolben 11 wird nach dem
Einpassen der sich drehenden Stange 7 in ihre Lage im Block
gleichfalls vertikal in den Montageblock 5 eingesetzt. Ein
abgestuftes oberes Ende 12 des Kolbens 11 wird somit in
Anlage an der Unterseite des abgeflachten Endes 9 der
Schwingstange 7 gehalten. Bei einer derartigen Anordnung
führt eine Drehung der Schwingstange 7 zu einer axialen Auf
und Abbewegung des Kolbens 11.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist die obere
Außenfläche des abgeflachten Endes 9 der Schwingstange 7
entlang ihrer in Längsrichtung verlaufenden Seitenkanten 9 a
unter einem geringen Winkel α abgeschrägt oder von der
horizontalen Richtung nach unten geneigt. Die obere Außen
fläche des abgeflachten Endes 9 umfaßt somit zwei geneigte
Seitenkanten 9 a und einen horizontalen mittleren Teil 9 b, der
dazwischenliegt. Die Neigung α der Seitenkanten sollte
vorzugsweise etwa 10° betragen. Wenn bei einem derartigen
Profil das Schalterbetätigungsglied 4 sich in seiner normalen
vertikalen Lage befindet, wie es in Fig. 1a dargestellt ist,
ist das flache Ende 9 der Schwingstange 7 in seiner horizon
talen Lage gehalten, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. In
dieser Lage steht das Federvorspannelement 8 in Eingriff mit
dem horizontalen Teil 9 d des flachen Stangenendes. Wenn sich
das Schalterbetätigungsglied 4 in einer Richtung im Uhrzei
gersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn aus seiner normalen
vertikalen Lager heraus dreht, dann wird zusammen mit dem
Betätigungsglied auch die Schwingstange 7 gedreht, so daß
eine der beiden Seitenkanten 9 a aus der in Fig. 5 dargestell
ten Lage nach oben bewegt wird. Die Drehung der Schwingstange
7 um die Winkelstrecke α bringt in Abhängigkeit von der
Drehrichtung eine der beiden geneigten Seitenkanten 9 a in
Kontakt mit dem Federvorspannelement 8. Wenn das Element 8
durch den Seitenkantengrat 9 c des Stangenendes nach oben
gedrückt wird, übt die zusammengedrückte Schraubenfeder 10
eine größere Vorspannkraft auf das Stangenende 9 aus, als es
dann der Fall ist, wenn das Element 8 mit der Seitenkante 9 a
in Eingriff steht. Wenn bei einer derartigen Anordnung das
Schalterbetätigungsglied 4 aus einer winkelversetzten Lage
wieder in seine normale vertikale Lager zurückbewegt wird,
nachdem ein Gegenstand des Herstellungsprozesses an das
Betätigungsglied angeschlagen hat und dieses aus seiner
normalen Lage wegbewegt hat, wie es später im einzelnen
beschrieben wird, steht einer der Seitengrate 9 c mit dem
Vorspannelement 8 während des Anfangsteils der Rückbewegung
oder der Hubstrecke des Schalterbetätigungsgliedes 4 in
Eingriff. Wenn sich das Betätigungsglied weiter in seine
normale Lage zurückdreht, kommen die schrägverlaufenden
Seitenkante 9 a und anschließend der horizontale Teil 9 b
während des Restes der Rückbewegung mit dem Vorspannelement 8
in Berührung. Das bedeutet, daß die Vorspannkraft der
Schraubenfeder 10, die über das Element 8 an der Schwingstan
ge 7 liegt, um das Schalterbetätigungsglied 4 in seine
normale Lage zu drücken, abrupt während der Rückbewegung des
Betätigungsgliedes abnimmt. Die Schwingstange 7 mit ihrem
besonderen Oberflächenprofil an ihrem Ende weist somit eine
Einrichtung auf, die für eine abrupte Abnahme der Vorspann
kraft sorgt, um dadurch die Rückbewegung des Betätigungsglie
des zu verlangsammen.
Wie es in Fig. 1B dargestellt ist, weist das Ausfüh
rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung eine
Schalteranordnung 13 aus einer Schaltereinheit 14 und einer
Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 auf. Die Schaltereinheit 14
weist ein elektrisch isolierendes Grundelement 16 aus einem
geeigneten Kunstharzmaterial auf. In das Grundelement 16 sind
zwei obere feste Kontakte 17 und zwei untere feste Kontakte
17 eingepaßt. Ein bewegliches axiales Element 18 ist im
isolierenden Grundelement 16 vertikal zwischen einer obersten
und einer untersten Lage auf- und abbewegbar angeordnet. Die
unteren beiden festen Kontakte 17 sind mit daran ausgebil
deten Vorsprüngen oder Ansätzen 17 a versehen. Wie es im
einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist, weisen die oberen und
unteren festen Kontakte 17 passende bewegliche Kontakte 20
auf. Die oberen und unteren beweglichen Kontakte 20 sind im
isolierenden Grundelement 16 den oberen und unteren festen
Kontakten 17 zugewandt angeordnet und stehen über elastische
Blattfedern 20 a in Arbeitsverbindung mit dem axialen Element
18. Das axiale Element 18 weist eine Stellschrauben 22, die
an seinem oberen Ende angebracht ist, und eine Schraubenfeder
21 am unteren Ende auf. Die Schraubenfeder 21 ist zwischen
dem unteren Ende des axial bewegbaren Elementes 18 und dem
Boden des isolierenden Grundelementes 16 zusammengedrückt
gehalten und arbeitet so, daß sie das Element 18 elastisch
vertikal nach oben in die in Fig. 6 dargestellte obere Lage
drückt. Im zusammengedrückten Zustand ist die Stellschraube
22 am oberen Ende des axialen Elementes 18 in Eingriff mit
dem unteren Ende des Kolbens 11 gehalten, wie es in Fig. 3
dargestellt ist. Ein transparentes Abschlußelement 23 zum
Abdecken des isolierenden Grundelementes 16 weist zwei
Öffnungen 24 auf, die im Abstand voneinander an den unteren
Ecken ausgebildet sind. Wenn das Abschlußelement 23 an seiner
Stelle im Grundelement 16 angeordnet ist, verlaufen die
Vorsprünge 17 a an den unteren festen Kontakten 17 durch diese
Öffnungen 24 nach außen. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist,
weist das isolierende Grundelement 16 weiterhin ein oberes
und ein unteres Paar von Öffnungen 19 an Stellen auf, die den
oberen und unteren festen Kontakten 17 jeweils entsprechen.
Anschlußzungen oder Anschlußstecker 41 (Fig. 18) erstrecken
sich durch die Öffnungen 19 um eine elektrische Verbindung
mit den festen Kontakten 17 herzustellen, wie es später im
einzelnen beschrieben wird.
Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die oberen festen
Kontakte zusammen mit ihrem passenden beweglichen Kontakt
einen oberen oder ersten Schalter 101 bilden, während die
unteren festen Kontakte zusammen mit ihrem passenden
beweglichen Kontakt einen unteren oder zweiten Schalter 102
bilden.
Wie es weiterhin in Fig. 6 dargestellt ist, werden der
obere und der untere bewegliche Kontakt 20 in ihrer Lage in
Schlitzen oder Nuten 17 b gehalten, die in der Wand des
isolierenden Grundelementes 16 ausgebildet sind. Wie es oben
beschrieben wurde, stehen die beweglichen Kontakte 20 über
die Blattfedern 20 a in Arbeitsverbindung mit dem axialen
Element 18. Wenn das bewegliche axiale Element 18 gegen die
Vorspannkraft der Schraubenfeder 21 aus einer obersten Lage
in Fig. 6 nach unten gedrückt wird, dann arbeiten die
gekrümmten Blattfedern 20 a derart, daß sie die beweglichen
Kontakte 20 aus der Ineingriffnahme mit den entsprechenden
festen Kontakten 17 nach oben schnappen lassen.
Damit die beweglichen Kontakte 20 von den festen
Kontakten 17 weg unter der elastischen Kraft der Blattfeder
20 a nach oben schnellen können, haben der obere und der
untere Schlitz 17 b eine vertikale Abmessung oder Breite, die
wenigstens größer als die Stärke der Blattfedern ist. Gemäß
der Erfindung ist der untere Schlitz so ausgebildet, daß
seine vertikale Abmessung größer als die des oberen Schlitzes
ist. Das hat zur Folge, daß dann, wenn das axiale Element 18
aus seiner oberen Lage in Fig. 6 in seine unterste Lage
heruntergedrückt wird, um die beweglichen Kontakte 20 von den
festen Kontakten 17 weg nach oben schnappen zu lassen, der
untere bewegliche Kontakt eine größere Strecke als der obere
bewegliche Kontakt zurücklegt, bevor er zur Ruhe kommt. Wenn
das axial bewegbare Element 18 aus seiner untersten Lage
wieder in seine oberste Lage unter der Vorspannkraft der
Schraubenfeder 21 zurückgedrückt wird, dann werden der obere
und der untere bewegliche Kontakt 20 in einer Bewegung nach
unten wieder mit den entsprechenden festen Kontakten 17 durch
die einschnappenden Blattfedern 20 a in Kontakt gebracht. Es
sei darauf hingewiesen, daß gemäß der Erfindung der obere und
der untere Schalter 101, 102 so ausgebildet sind, daß eine
gewisse Verzögerung beim Schließen dieser Schalter hervorge
rufen wird. Wenn insbesondere die Schalter 101, 102 gleich
zeitig in die geschlossene Lage durch das axial bewegbare
Element 18 zurückgeschaltet werden, schließt der untere
Schalter 102 später als der obere Schalter 101. In diesem
Zusammenhang tritt das Rückschnappen des beweglichen
Kontaktes 20 in eine Ineingriffnahme mit dem zugehörigen
festen Kontakt 17 dann auf, wenn sich die Verbindungsstelle
zwischen der Blattfeder 20 a und dem axialen Element 18 an
einem Ende der Blattfeder vertikal an der Verbindungsstelle
zwischen der Blattfeder 20 a und dem beweglichen Kontakt 20 am
anderen Ende der Blattfeder im Verlauf der nach oben gehenden
Rückbewegung des axialen Elementes vorbeigeht. Die vertikale
Versetzung oder die vertikale Bewegungsstrecke zwischen den
gegenüberliegenden Enden der Blattfeder bestimmt somit den
Zeitpunkt, an dem der bewegliche Kontakt 20 in eine Inein
griffnahme mit dem entsprechenden festen Kontakt 17 zurück
schnappt. Je größer die vertikale Versetzung ist, um so
länger dauert es, bis das Ende der Blattfeder 20 a, das mit
dem axialen Element 18 verbunden ist, sich über die Höhe des
anderen Endes der Blattfeder 20 a hinaus bewegt hat, das mit
dem beweglichen Kontakt 20 verbunden ist, während das axiale
Element in seine oberste Lage zurückbewegt wird. Diesbezüg
lich sei daran erinnert, daß es die größere vertikale
Abmessung des unteren Schlitzes 17 b zur Aufnahme des unteren
beweglichen Kontaktes, verglichen mit der entsprechenden
Abmessung des oberen Schlitzes, erlaubt, daß sich der untere
bewegliche Kontakt über eine größere Strecke als der obere
bewegliche Kontakt nach oben bewegt, wenn er von dem sich
nach unten bewegenden axialen Element 18 angetrieben wird.
Diese Ausbildung hat zur Folge, daß dann, wenn das axiale
Element 18 in seine unterste Lage heruntergedrückt wird, eine
größere vertikale Versetzung zwischen den gegenüberliegenden
Enden der Blattfeder, die zum unteren beweglichen Kontakt
gehört, als zwischen den gegenüberliegenden Enden der
Blattfeder sichergestellt ist, die mit dem oberen beweglichen
Kontakt verbunden ist. Wenn das axiale Element somit in seine
oberste Lage nach oben zurückgeht, schnappt zuerst der obere
bewegliche Kontakt in eine Ineingriffnahme mit dem festen
Kontakt zurück und wird anschließend der untere bewegliche
Kontakt wieder in Eingriff mit dem entsprechenden festen
Kontakt nach einem gegebenen Zeitintervall gebracht, wodurch
die gewünschte Verzögerung im Schließen zwischen dem oberen
und unteren Schalter 101 und 102 bewirkt wird.
Wie es in Fig. 1B dargestellt ist, weist die Feuchtig
keitsdetektoreinheit 15 der Schalteranordnung 13 zwei
Elektrodenplatten 25 und eine isolierende Platte 26 auf, die
sandwichartig dazwischen angeordnet ist. In den Elektroden
platten 25 sind drei Öffnungen 27 an Stellen ausgebildet, die
Stiftvorsprüngen 30 entsprechen, die am isolierenden
Grundelement 16 vorgesehen sind. Die isolierende Platte 26
weist gleichfalls eine Öffnung 28 an ihrem unteren Ende und
zwei Ausschnitte 29 auf, durch die vorstehende Stifte 30 am
isolierenden Grundelement 16 verlaufen, wenn die isolierende
Platte 26 zusammen mit den Elektroden 25 am Grundelement 16
über dem transparenten Abschlußelement 23 montiert ist. Ein
äußerer Deckel 32 mit ähnlich geformten Öffnungen 31 hält die
Elektrodenplatten 25 und die isolierende Platte 26 fest am
isolierenden Grundelement 16.
Wenn die Elektrodenplatten 25 in dieser Weise montiert
sind, sind sie gegeneinander durch die isolierende Platte 26
elektrisch isoliert. Es sei darauf hingewiesen, daß eine der
beiden Elektrodenplatten 25 mit einer Öffnung 33 an einer
Stelle versehen ist, die dem Vorsprung 17 a eines der unteren
festen Kontakte 17 entspricht, während die andere Elektroden
platte 25 mit einer Öffnung 33 an einer Stelle versehen ist,
die dem ähnlichen Vorsprung 17 a am anderen unteren festen
Kontakt 17 entspricht. In ähnlicher Weise sind zwei Öffnungen
34 in der isolierenden Platte 25 an Stellen ausgebildet, die
den Vorsprüngen 17 a an den unteren festen Kontakten 17
entsprechen. Im montierten Zustand erstreckt sich einer der
Vorsprünge 17 a der festen Kontakte durch eine Öffnung 24 in
dem transparenten Abschlußelement 23 in einer Ineingriffnahme
mit der Elektrodenplatte 25, die den unteren festen Kontakten
17 näher liegt, während der andere Kontaktvorsprung 17 a sich
durch die Öffnung 24 im transparenten Abschlußelement 23, die
Öffnung 33 in der näherliegenden Elektrodenplatte 25 und die
Öffnung 34 in der isolierenden Platte 26 in eine Ineingriff
nahme mit der anderen Elektrodenplatte 25 erstreckt, die von
den unteren festen Kontakten 17 entfernt angeordnet ist. Es
gibt diesbezüglich keinen besonderen Grund, die Öffnung 33 in
der entfernten Elektrodenplatte 25 auszubilden. Um jedoch die
beiden Elektrodenplatten 25 miteinander austauschbar zu
machen, ist die Öffnung 33 in beiden Elektrodenplatte
vorgesehen.
Die Schalteranordnung 13 wird durch die vordere Öffnung
3 in das Gehäuse 1 eingesetzt und dort mit dem äußeren Deckel
32 gehalten, der auf dem Boden des Gehäuses sitzt. Das
Gehäuse 1 weist Führungsvorsprünge 35 auf, die an seinen
inneren Seitenwänden ausgebildet sind. Passende Führungsnuten
36 sind in den Seitenkanten des isolierenden Grundelementes
16, der Elektrodenplatten 25, der isolierenden Platte 26 und
des äußeren Deckels 32 ausgebildet. Die Führungsvorsprünge 35
erleichtern zusammen mit ihren passenden Führungsnuten 36
eine leichte und zuverlässige Montage der Schalteranordnung
13 im Gehäuse 1. Nachdem die Schalteranordnung 13 an ihrer
Stelle angeordnet ist, wird die Stellschraube 22 in geeigne
ter Weise gedreht, um den Winkelbereich zu regulieren, über
den das Schalterbetätigungsglied 4 vor- und zurückschwingt.
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schalter
vorrichtung weist weiterhin eine elektrische Schaltungsanord
nung 37 auf. Die Schaltungsanordnung 37 umfaßt eine gedruckte
Schaltungsplatte 35, auf der verschiedene Schaltungsbauteile
vorgesehen sind, sowie einen Montageblock 39 für die
gedruckte Schaltungsplatte. Die Schaltungsplatte 38 weist
zwei Anschlußstecker 41 auf, die an ihrer dem isolierenden
Grundelement 16 im montierten Zustand zugewandten Außenfläche
angebracht sind. Die Anschlußstecker 41 sind elektrisch mit
bestimmten Punkten in der nicht dargestellten gedruckten
Schaltung verbunden, die auf der gegenüberliegenden Außen
fläche der Schaltungsplatte ausgebildet ist, die dem
isolierenden Grundelement 16 abgewandt ist. Zwei Leuchtdioden
40 a, 40 b sind auf der Schaltungsplatte 38 vorgesehen, ihr
Zweck wird später beschrieben. Wenn die Schaltungsplatte 38
im Montageblock 39 angebracht ist, sind die beiden Leuchtdio
den 40 a, 40 b in ein entsprechendes Paar von zylindrischen
Öffnungen 43 gepaßt, die im Montageblock ausgebildet sind.
Diese Anordnung erlaubt eine Sichtprüfung, ob die Leuchtdio
den angeschaltet sind, so daß sie Licht aussenden. Zwei
Eingangsklemmen 42 sind am Montageblock 39 an seiner der
Schaltungsplatte 38 abgewandten Stirnfläche befestigt und
stehen mit bestimmten Punkten der gedruckten Schaltung auf
der Platte 38 in elektrischer Verbindung. Der Montageblock
mit der an ihrer Stelle angeordneten Schaltungsplatte 38 wird
in das Gehäuse 1 durch die vordere Öffnung 3 eingesetzt, bis
er über das isolierende Grundelement 16 der Schalteranordnung
13 paßt. Bei diesem Einsetzen arbeiten die seitlichen
Führungsvorsprünge 35 mit Führungsnuten 44 zusammen, die an
den Seitenwänden des Montageblockes 39 entlang ausgebildet
sind, um den Block an seine Stelle im Gehäuse zu führen. Wenn
der Montageblock 39 über das isolierende Grundelement 16
gepaßt ist, verlaufen die beiden Paare von Anschlußsteckern
41 in der Schaltungsanordnung 37 durch die entsprechenden
rechteckigen Öffnungen 19 im Grundelement, so daß sie eine
elektrische Verbindung zu den entsprechenden festen Schalter
kontakten 17 herstellen (Fig. 6).
Wie es weiterhin in Fig. 1B dargestellt ist, ist zum
Schließen der vorderen Öffnung 3 des Gehäuses 1 ein vorderer
Deckel 45 am Schaltergehäuse 1 über Schrauben 47 befestigt,
wobei ein etwa rechteckiger Dichtungsring 46 zwischen dem
Gehäuse 1 und dem Deckel 45 angeordnet ist. Es sei darauf
hingewiesen, daß zwei kreisförmige Fenster 48 im vorderen
Deckelelement 45 an Stellen ausgebildet sind, die den
zylindrischen Öffnungen 43 im Montageblock 39 entsprechen,
was den gleichen Zweck hat, wie es oben beschrieben wurde.
Gemäß der allgemein üblichen Praxis in der Industrie ist ein
Firmenschild 49 am vorderen Deckel 45 angebracht.
Im folgenden wird anhand von Fig. 7 die Schaltung 37 in
der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung beschrieben.
Wie es oben beschrieben wurde, stehen der obere oder der
erste Schalter 101 und der untere oder der zweite Schalter
102 in Funktionsbeziehungen zu dem Schalterbetätigungsglied
4, so daß ihr Ein- und Ausschalten unter der Steuerung des
Betätigungsgliedes steht. Der erste Schalter 101 umfaßt die
beiden oberen festen Kontakte 17 und den oberen beweglichen
Kontakt 20, während der zweite Schalter 102 die beiden
unteren festen Kontakte 17 und den unteren beweglichen
Kontakt 20 umfaßt. Wenn sich das Schalterbetätigungsglied 4
dreht oder um einen Winkel in einer Richtung im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn aus seiner vertikalen Lager
heraus bewegt, dann werden die Schalter 101 und 102 gleich
zeitig geöffnet oder ausgeschaltet. Wenn sich das Betäti
gungsglied 4 in seine vertikale Lage zurückbewegt, dann
werden die Schalter 101 und 102 wieder gleichzeitig in ihre
geschlossene oder angeschaltete Lage zurückgeschaltet. Die
Schalter 101 und 102 sind jedoch so ausgebildet, daß das
tatsächliche Schließen des Schalters 102 um eine bestimmte
Zeit bezüglich des Schließens des Schalters 101 verzögert
ist. Der erste Schalter 101 erzeugt ein erstes Schaltersignal
S 1, während er offengehalten ist, und der zweite Schalter 102
erzeugt ein zweites Schaltersignal S 2, während er offenge
halten ist.
Die Schaltung 37 weist eine erste Eingangsschaltung 103,
die mit dem ersten Schalter 101 verbunden ist, und eine
zweite Eingangsschaltung 104 auf, die mit dem zweiten
Schalter 102 verbunden ist. Die Feuchtigkeitsdetektoreinheit
15 ist elektrisch parallel zum zweiten Schalter 102 geschal
tet. Das Schaltersignal S 1, das erzeugt wird, während der
erste Schalter 101 geöffnet ist, liegt an der ersten
Eingangsschaltung 103. Wie es in Fig 8 A dargestellt ist,
triggert die vordere Flanke des Signals S 1 die Eingangsschal
tung 103, so daß diese einen Ausgangsimpuls S 3 erzeugt,
während die nachlaufende Flanke desselben Signals S 1 die
Eingangsschaltung 103 triggert, so daß diese einen Ausgangs
impuls S 5 erzeugt. Die Ausgangsimpulse S 3 und S 5 der ersten
Eingangsschaltung geben daher das Öffnen und Schließen des
ersten Schalters 101 jeweils an. In ähnlicher Weise liegt das
Schaltersignal S 2, das durch den zweiten Schalter 102 erzeugt
wird, während dieser geöffnet ist, an der zweiten Eingangs
schaltung 104. Die vordere Flanke des Schaltersignals S 2
triggert die zweite Eingangsschaltung, so daß diese einen
Ausgangsimpuls S 4 erzeugt, der anzeigt, daß der zweite
Schalter geöffnet ist, während die nachlaufende Flanke des
Schaltersignals 2 die zweite Eingangsschaltung triggert, so
daß diese einen Ausgangsimpuls S 6 erzeugt, der angibt, daß
der zweite Schalter wieder geschlosen ist. Die erste
Eingangsschaltung 103 erzeugt auf das Schaltersignal S 1
ansprechend gleichfalls ein Ausgangssignal S 1 a, das eine
ähnliche Wellenform wie das Schaltersignal S 1 hat. In
ähnlicher Weise erzeugt die zweite Eingangsschaltung 104 ein
Ausgangssignal S 2 a, das dem Schaltersignal S 2 entspricht.
Die Schaltung 37 enthält weiterhin eine Zeitgeberschal
tung 105, die sowohl mit der ersten als auch der zweiten
Eingangschaltung 103 und 104 verbunden ist. Die Zeitgeber
schaltung 105 beginnt auf den Ausgangsimpuls S 5 von der
ersten Eingangsschaltung, der das Schließen des ersten
Schalters 101 anzeigt, ansprechend zu arbeiten. Die Zeitge
berschaltung 105 beendet ihren normalen Zeitbetrieb auf den
Empfang des Ausgangsimpulses S 6 von der zweiten Eingangs
schaltung, der anzeigt, daß der zweite Schalter 102 geschlos
sen ist. Wie es oben beschrieben wurde, gibt es eine
vorgewählte Verzögerung im Schließen der Schalterkontakte
zwischen dem ersten Schalter 101 und dem zweiten Schalter
102. Wenn unter normalen Betriebsverhältnissen die Schalter
somit in ihre geschlossene Schalterstellung zurückgeschaltet
werden, wird der erste Schalter 101 somit zuerst zum
Zeitpunkt t 1 geschlossen und erfolgt anschließend das
Schließen des zweiten Schalters 102 zum Zeitpunkt t 2 mit
einer vorgewählten zeitlichen Verzögerung t 1- t 2. Das erste
Schließen des ersten Schalters setzt die Zeitgeberschaltung
105 in Betrieb, während das anschließende Schließen des
zweiten Schalters die Zeitgeberschaltung außer Betrieb setzt,
so lange das Schließen des zweiten Schalters innerhalb der
vorbestimmten Verzögerungszeit bezüglich des ersten Schalters
erfolgt. Wenn der zweite Schalter 102 nicht innerhalb der
gewählten Zeitverzögerung schließt, setzt die Zeitgeberschal
tung ihren Betrieb fort, da das Endsignal S 6 vom zweiten
Schalter über die zweite Eingangsschaltung 104 nicht anliegt.
Dieser Fehler des zweiten Schalters zeigt, daß eine mög
licherweise unerwünschte Situtation für die Produktionsstraße
aufgetreten ist und beachtet werden sollte. Um die Fehlfunk
tion oder die Funktionsstörung im zweiten Schalter 102
anzuzeigen, ist die Zeitgeberschaltung 105 mit einer
Zeitüberschreitungswarnfunktion versehen. Nach Maßgabe dieser
Funktion arbeitet die Zeitgeberschaltung so, daß sie ein
Zeitüberschreitungssignal S 7 erzeugt, wenn eine vorgegebene
Überschreitungszeit T abgelaufen ist, nachdem die Schaltung
durch das Impulssignal S 5 in Betrieb gesetzt wurde, das auf
das Schließen des ersten Schalters 101 erzeugt wird. In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Länge der
Überschreitungszeit T so festgelegt ist, daß sie größer als
das Verzögerungszeitintervall t 1- t 2 zwischen dem Schließen
des ersten und des zweiten Schalters ist. Die maximale Länge
des Überschreitungszeitintervalls T ist durch Faktoren
einschließlich der Betriebsverhältnisse der Produktionsstraße
bestimmt.
Die Schaltung 37 enthält weiterhin eine Störungen
erfassenden und anzeigende Schaltung 106. Die Schaltung 106
umfaßt eine erste D-Flip-Flop-Schaltung 106 a, die mit dem
Ausgang der ersten Eingangsschaltung 103 verbunden ist, und
eine zweite D-Flip-Flop-Schaltung 106 b, die mit der zweiten
Eingangsschaltung 104 sowie mit der ersten Eingangsschaltung
103 verbunden ist. Die zweite Flip-Flop-Schaltung 106 b
arbeitet als Kontaktstörungsdetektor und erzeugt ein
Störungsanzeigesignal S 9 auf das Impulssignal S 6 ansprechend,
das über die zweite Eingangsschaltung anliegt, wenn im ersten
Schalter 101 eine Kontaktstörung auftritt. Eine dritte D-
Flip-Flop-Schaltung 106 c ist mit dem Ausgang der zweiten
Eingangsschaltung 104 sowie mit der Zeitgeberschaltung 105
verbunden.
Die dritte Flip-Flop-Schaltung 106 c arbeitet gleichfalls
als Kontaktstörungsdetektor und erzeugt ein Störungsanzeige
signal S 10 auf ein Zeitüberschreitungssignal S 7 ansprechend,
das durch die Zeitgeberschaltung 105 anliegt, wenn eine
Kontaktstörung im zweiten Schalter 102 gefunden wird. Eine
vierte D-Flip-Flop-Schaltung 106 d in der Schaltung 106 ist
mit der ersten Eingangsschaltung 103 verbunden und dient als
Wasserdichtungsstörungsdetektor. Die Flip-Flop-Schaltung 106 d
liefert somit ein Störungsanzeigesignal S 11 auf das Impuls
signal S 5 ansprechend, das von der ersten Eingangsschaltung
103 anliegt, wenn die Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 das
Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasser wahrnimmt. Die
Ausgänge der ersten und der dritten Flip-Flop-Schaltung 106 a
und 106 c sind mit einem ODER-Glied 106 e verbunden, das die
logische Summe der Ausgangssignale der ersten und dritten
Flip-Flop-Schaltung bildet. Ein zweites ODER-Glied 106 f
liefert die logische Summe der Ausgangssignale vom ersten
ODER-Glied 106 e und von der zweiten Flip-Flop-Schaltung 106 b
und 106 d. Ein Inverter 106 g liegt zwischen der zweiten
Eingangsschaltung 104 und der vierten Flip-Flop-Schaltung
106 d.
Die Schaltung 37 enthält weiterhin eine RS-Flip-Flop-
Schaltung 107. Die Flip-Flop-Schaltung 107 ist mit der ersten
und der zweiten Eingangsschaltung 103 und 104 verbunden und
erzeugt ein Ausgangssignal S 12, wenn sie ein Ausgangssignal
S 3 von der ersten Eingangsschaltung 103 oder ein Ausgangssig
nal S 4 von der zweiten Eingangsschaltung 104 empfängt. Die
Erzeugung des Ausgangssignals S 12 wird durch das Signal S 5
von der ersten Eingangsschaltung oder durch das Signal S 6 von
der zweiten Eingangsschaltung beendet.
Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 6 die mecha
nische Arbeitsweise der Schalteranordnung 13 unter normalen
Bedingungen beschrieben.
Es sei angenommen, daß ein Werkstück auf einer Produk
tionsstraße sich an der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung
vorbei bewegt. Wenn sich das Werkstück der Schaltervorrich
tung nähert, kommt es mit dem Schalterbetätigungsglied 4 in
Eingriff, so daß es das Betätigungsglied 4 um 45° in eine
Richtung, d.h. im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeiger
sinn in Abhängigkeit von der Richtung dreht, in der das
Werkstück läuft. Diese Winkeldrehung des Schalterbetätigungs
gliedes 4 führt dazu, daß sich die Schwingstange 7 in
Einklang mit dem Betätigungsglied gegen die Vorspannkraft der
Schraubenfeder 10 dreht. Wenn sich die Schwingstange 7 dreht,
wird der Kolben 11 in mechanischer Ineingriffnahme mit dem
abgeflachten Ende 9 der Schwingstange axial nach unten
getrieben. Der nach unten getriebene Kolben 11 bewegt
seinerseits das axiale Schalterelement 18 über die Stell
schraube 22 von seiner oberen Lage in Fig. 6 in seine untere
Lage nach unten, und zwar gegen die Vorspannkraft der
Schraubenfeder 21. Wenn sich das Schalterelement 18 nach
unten bewegt, werden der obere und der untere bewegliche
Kontakt 20 durch die obere und untere Blattfeder 20 a in einer
Schnappbewegung von den entsprechenden oberen und unteren
Paaren von festen Kontakten 17 gelöst, wodurch die Schalter
101 und 102 geöffnet werden.
Wenn das Werkstück weiterläuft und sich vom Schalterbe
tätigungsglied 4 löst, wird dieses unter der Vorspannkraft
der Schraubenfeder 10 in seine vertikale Ausgangslage
zurückgeschwenkt. Diese Rückdrehung des Betätigungsgliedes 4
und somit der Schwingstange 7 erlaubt es dem Kolben 11, sich
nach oben zu bewegen. Folglich wird das sich hin- und
herbewegende Schalterelement 18 in seine obere Lage durch die
Vorspannkraft der zusammengedrückten Schraubenfeder 21
zurückgetrieben. Das sich nach oben bewegende Schalterelement
18 schnappt zunächst den oberen beweglichen Kontakt 20 in
eine Ineingriffnahme mit den entsprechenden festen Kontakten
17 nach unten, wodurch der erste Schalter 101 geschlossen
wird. Danach schaltet das Schalterelement 18 den zweiten
Schalter 102 in seine geschlossene Stellung im wesentlichen
in der gleichen Weise mit einer vorgewählten Zeitverzögerung
bezüglich des ersten Schalters zurück.
Die Arbeitsweise der Schaltung 17 für den normalen
Schaltvorgang wird im folgenden anhand der Fig. 8 in
Verbindung mit Fig. 7 beschrieben.
Wenn der erste Schalter 101 zum Zeitpunkt t 0 geöffnet
wird, wird der ersten Eingangsschaltung 103 von einer
Energiequelle Vcc ein Schaltersignal S 1 geliefert. Die
Versorgung mit dem Signal S 1 wird fortgesetzt, solange der
erste Schalter 101 geöffnet ist. Die erste Eingangsschaltung
103 erzeugt auf das Anliegen des Schaltersignal einen ersten
Ausgangsimpuls S 3 zum Zeitpunkt t 0. Die Eingangsschaltung 103
erzeugt auf das Verschwinden des Schaltersignals S 1 gleich
falls einen zweiten Ausgangsimpuls S 5 zum Zeitpunkt t 1. Der
erste und der zweite Ausgangsimpuls S 3 und S 5 geben somit
das Aus- und Anschalten des ersten Schalters 101 an. In
ähnlicher Weise liegt dann, wenn der zweite Schalter 102 zum
Zeitpunkt t 0 geöffnet wird, ein Schaltersignal S 2 von einer
Energiequelle Vcc an der zweiten Eingangsschaltung 104. Die
Versorgung mit dem Schaltersignal S 2 wird fortgesetzt, bis
der zweite Schalter zum Zeitpunkt t 2 geschlossen wird. Die
zweite Eingangsschaltung 104, die auf das Schaltersignal S 2
anspricht, erzeugt einen ersten Ausgangsimpuls S 4 zum
Zeitpunkt t 0 auf den Empfang des Signals S 2 und einen
zweiten Ausgangsimpuls S 6 zum Zeitpunkt t 2 auf das Verschwin
den des Signals S 2. Die Ausgangsimpulse S 4 und S 6 geben somit
jeweils das Öffnen und Schließen des zweiten Schalters 102
an.
Unter diesen Umständen setzt der Ausgangsimpuls S 5 von
der ersten Eingangsschaltung 103 die Zeitgeberschaltung 105
zum Zeitpunkt t 5 in Betrieb und setzt der Ausgangsimpuls S 6
von der zweiten Eingangsschaltung 104 die Zeitgeberschaltung
zum Zeitpunkt t 2 außer Betrieb. Es besteht keine Möglichkeit,
daß das Zeitüberschreitungssignal S 7 durch die Zeitgeber
schaltung 105 erzeugt wird, da deren Betrieb durch das
Anlegen des Ausgangssignals S 6 unterbrochen wird. Beim Fehlen
eines Zeitüberschreitungssignals S 7 bleiben die D-Flip-Flop-
Schaltungen 116 a und 106 c in der Störungsdetektor- und
-anzeigeschaltung 106 inaktiv. Die Schaltung 106 erzeugt
daher kein Störungsanzeigeausgangssignal wie beispielsweise
das Signal S 13. Inzwischen liegen das Impulssignal S 3 von der
ersten Eingangsschaltung 103 und das Impulssignal S 4 von der
zweiten Eingangsschaltung, die dann erzeugt werden, wenn die
ersten und die zweiten Schalter 101 und 102 geöffnet werden,
an der RS-Flip-Flop-Schaltung 107. Die Flip-Flop-Schaltung
107 erzeugt somit ein Ausgangssignal S 12 zum Steuern der
Arbeit der Produktionsstraße. Das Ausgangssignal S 12 bewirkt
auch, daß die Leuchtdiode 40 a anschaltet und aufleuchtet, was
anzeigt, daß das System arbeitet.
Im folgenden wird ein nichtnormaler Schaltbetrieb
beschrieben, bei dem der zweite Schalter nicht zurückschaltet
(Fig. 8b).
Die Arbeitsweise der Schaltung 37 wird in Verbindung mit
einer Fehlfunktion beschrieben, bei der der zweite Schalter
102 der Schalteranordnung 13 in seinen geschlossenen Zustand
nach Ablauf der vorgegebenen Zeitverzögerung oder überhaupt
nicht mehr in den geschlossenen Zustand zurückkehrt. Diese
Funktionsstörung kann daraus resultieren, daß das Schalterbe
tätigungsglied als Folge einer unerwarteten Zunahme der
internen Reibung in der Schaltervorrichtung während seiner
Rückbewegung zu stark abgebremst oder auf halbem Wege
angehalten wird oder weil Staubteilchen oder andere Fremd
stoffe sich auf und/oder zwischen den Schalterkontakten,
insbesondere auf den festen Schalterkontakten aufgebaut
haben.
Es wird auf Fig. 8B Bezug genommen. Es sei unter diesen
Umständen angenommen, daß der zweite Schalter 102 nach dem
ersten Schalter 101 jedoch auch nach Ende des Zeitüberschrei
tungsintervalls T oder t 1- t 3 außerhalb der üblichen
Verzögerung t 1 bis t 2 des Zeitgeberschaltungsbetriebes,
beispielsweise bei t 4, geschlossen wird, oder der zweite
Schalter nicht in der Lage ist, in die geschlossene Stellung
zurückzukehren. In beiden Fällen legt die Zeitgeberschaltung
105, die durch den Impuls S 5 von der Eingangsschaltung 103
zum Zeitpunkt t 1 in Betrieb gesetzt wurde, einen Zeitüber
schreitungsausgangsimpuls S 7 zum Zeitpunkt t 3 an die erste
und die dritte Flip-Flop-Schaltung 106 a und 106 c. Es sei
dabei darauf hingewiesen, daß an der dritten Flip-Flop-
Schaltung 106 c auch ein Ausgangssignal S 2 a mit hohem Pegel am
Eingang D von der zweiten Eingangsschaltung 104 liegt. Das
Anlegen des Zeitüberschreitungsimpulses S 7 an den Takteingang
C zum Zeitpunkt t 3 triggert die dritte Flip-Flop-Schaltung
106 c somit derart, daß sie ein Ausgangssignal S 10 liefert,
das seinerseits über das ODER-Glied 106 e am ODER-Glied 106 f
liegt. Auf den Empfang des Ausgangssignals erzeugt das ODER
Glied 106 f ein Störungsanzeigeausgangssignal S 13, das an der
Leuchtdiode 40 b liegt, die aufleuchtet, um ein optisches
Warnsignal zu liefern, das besagt, daß eine Schaltstörung
aufgetreten ist.
Während die Leuchtdiode 40 b ein optisches Warnsignal
erzeugt, setzt die Produktionsstraße unter der Steuerung der
erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung ihre normale Arbeit
fort, da die normale Schaltfunktion des ersten Schalters 101
bewirkt, daß zu dem Zeitpunkten t 0 und t 1 Impulse S 3 und S 5
jeweils erzeugt werden, die an der RS-Flip-Flop-Schaltung
107 liegen. Die RS-Flip-Flop-Schaltung 107 liefert ihrerseits
ein Steuerausgangssignal S 12 für den normalen Betrieb der
Produktionsstraße.
Das Orten des Grundes für die Fehlfunktion und das
Einleiten von Gegenmaßnahmen einschließlich einer Reparatur
und erforderlichenfalls des Austausches der Schaltungsbautei
le und des Betätigungsgliedes können in geeigneter Weise dann
erfolgen, wenn die Produktionsstraße zu einer angemessenen
Zeit angehalten wird.
Wie es im obigen anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben
wurde, umfaßt die obere Außenfläche des Stangenendes 9 zwei
schrägverlaufende Seitenkanten 9 a und einen horizontalen
mittleren Teil 9 b, der sich dazwischen befindet. Während der
Rückbewegung des Schalterbetätigungsgliedes 4 und somit der
Schwingstange 7 unter der Kraft der Schraubenfeder 10 im
manschettenförmigen oder becherförmigen Vorspannelement 8
wird eine Verbindung zwischen dem Vorspannelement 8 und dem
Stangenende 9 zunächst an einem Seitengrat 9 c hergestellt,
bis der erste Schalter 101 in seinen geschlossenen Zustand
zurückschnappt. Danach wird die Ineingriffnahme auf die
benachbarte Seitenkante 9 a verschoben, so daß sich die
zusammengedrückte Schraubenfeder 10 axial ausdehnen kann. Die
an der Schwingstange 7 liegende Vorspannkraft nimmt daher
stark und abrupt im Zuge der Rückbewegung ab. Die verringerte
Vorspannkraft der Schwingstange führt zu einer höheren
Empfindlichkeit oder Verletzbarkeit gegenüber einer geringen
Reibung im Schaltermechanismus. Das macht es möglich,
potentielle Gefahren für den normalen Betrieb der Schalter
vorrichtung und somit für die gesamte Produktionsstraße
früher festzustellen und zu signalisieren.
Im folgenden wird ein nicht normaler Schalterbetrieb
beschrieben, bei dem der erste Schalter nicht zurückschaltet
(Fig. 8C).
Anhand von Fig. 8C wird die Arbeitsweise der Schaltung
17 der Schaltervorrichtung bei einer Fehlfunktion beschrie
ben, bei der der erste Schalter 101 der Schalteranordnung 13
aufgrund von Staubteilchen oder anderen Fremdstoffen auf
und/oder zwischen seinen Schalterkontakten nicht wieder
schließt.
Da in dieser Situation der erste Schalter 101 geöffnet
bleibt und somit ein durchgehendes Signal S 1 mit hohem Pegel
geliefert wird, erzeugt die erste Eingangsschaltung 103
keinen Impuls S 5, der zu erzeugen wäre, wenn der erste
Schalter wieder schließt. Die Schaltung 103 legt jedoch ein
entsprechendes Ausgangssignal S 1 a mit hohem Pegel an die
Eingänge D der ersten und zweiten Flip-Flop-Schaltung 106 a
und 106 b. Beim Fehlen des Taktimpulses S 5 bleibt die
Zeitgeberschaltung 105 außer Betrieb. Der zweite Schalter 102
wird normal zum Zeitpunkt t 2 geschlossen, woraufhin die
zweite Eingangsschaltung 104 den Impuls S 6 erzeugt und an den
Eingang C der zweiten Flip-Flop-Schaltung 106 b legt. Es sei
darauf hingewiesen, daß das Ausgangssignal S 1 a mit hohem
Pegel an den Eingang D der zweiten Flip-Flop-Schaltung gelegt
wurde. Auf den Empfang des Impulses S 6 erzeugte somit die
zweite Flip-Flop-Schaltung 106 b ein Ausgangssignal S 9 mit
hohem Pegel zum Zeitpunkt t 2, das auf das ODER-Glied 106 f
übertragen wird. Das ODER-Glied liefert seinerseits ein
Störungsanzeigesignal S 13, um die Leuchtdiode 40 b anzuschal
ten, damit diese ein Warnsignal in ähnlicher Weise aussendet,
wie es im Vorhergehenden erläutert wurde.
Während eine Schaltstörung im ersten Schalter 101
hervorgerufen wurde, arbeitet der zweite Schalter 102
fehlerfrei. Die zweite Eingangsschaltung 104 legt den
normalen Impuls S 4 an die RS-Flip-Flop-Schaltung 107, die das
Betriebssignal S 12 mit gleichzeitigem Aufleuchten der
Leuchtdiode 40 a erzeugt. Unter der Steuerung des zweiten
Schalters 102 läuft die Produktionsstraße normal weiter.
Die oben aufgeführten Fehlfunktionen wurden unter der
Annahme beschrieben, daß keine Feuchtigkeit oder Wasser in
die Schaltervorrichtung eingedrungen ist und dementsprechend
die Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 außer Betrieb bleibt.
Wenn jedoch aus irgendeinem Grunde Feuchtigkeit in das
Schaltergehäuse I in einer ausreichenden Menge eindringt, um
die Elektrodenplatten 25 kurzzuschließen, dann arbeitet der
Feuchtigkeitsdetektor 15 in der folgenden Weise.
Im folgenden wird ein nicht normaler Schalterbetrieb
beschrieben, bei dem das Eindringen von Feuchtigkeit zu einer
Schaltstörung führt (Fig. 8D).
Wenn Feuchtigkeit oder Wasser einschließlich einer
elektrisch leitenden Flüssigkeit in das Schaltergehäuse 1
eindringt, schließt das im Gehäuse eingefangene Wasser die
beiden Elektrodenplatten 25 kurz, die jeweils mit dem
Vorsprung 17 a in Eingriff stehen, der am unteren festen
Kontakt 17 ausgebildet ist. Das hat zur Folge, daß eine
direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden unteren
festen Kontakten 17 gebildet wird, die zum zweiten Schalter
102 gehören. Der kurzgeschlossene zweite Schalter 102 liefert
daher kein Ausgangssignal, da er niemals elektrisch geöffnet
wird. Beim Fehlen eines Eingangssignals mit hohem Pegel
erzeugt die zweite Eingangsschaltung 104 ein Ausgangssignal
mit niedrigem Pegel, das am Inverter 106 g liegt, der
seinerseits fortlaufend ein Ausgangssignal mit hohem Pegel an
den Eingang D der vierten Flip-Flop-Schaltung 106 d aufgrund
seiner Signalumkehrfunktion legt. Auf das Schließen des
ersten Schalters 101 zum Zeitpunkt t 1 erzeugt die erste
Eingangsschaltung 103 einen Ausgangsimpuls S 5, der am Eingang
C der vierten Flip-Flop-Schaltung 106 d liegt. Zum Zeitpunkt
t 1 erzeugt somit die Flip-Flop-Schaltung 106 d ein Ausgangs
signal S 11 mit hohem Pegel, das die Schalterfehlfunktion
anzeigt. Auf den Empfang dieses Signals S 11 mit hohem Pegel
erzeugt das ODER-Glied 106 f ein Störungsanzeigesignal S 13,
das die Leuchtdiode 40 b anschaltet, so daß diese ein
optisches Warnsignal aussendet. Die Zeitgeberschaltung 105
wird zum Zeitpunkt t 1 durch das Impulssignal S 5 beim normalen
Schließen des ersten Schalters 101 in Betrieb gesetzt. Der
kurzgeschlossene zweite Schalter 102 liefert jedoch keinen
Impuls zum Unterbrechen des Zeitgeberbetriebs. Beim Fehlen
des Abschaltimpulses wird die Zeitgeberschaltung 105
automatisch am Ende des Zeitüberschreitungsintervalls T außer
Betrieb gesetzt.
Selbst wenn der untere zweite Schalter 102 durch das
Eindringen und Aufbauen von Feuchtigkeit mit einem Kurzschluß
außer Betrieb gesetzt wird, arbeitet der obere erste Schalter
101 fehlerfrei, da der erste Schalter über dem zweiten
Schalter 102 im Gehäuse 1 angeordnet ist. Das fehlerfreie
Schalten des ersten Schalters führt dazu, daß zu den
Zeitpunkten t 0 und t 1 Impulse S 3 und S 5 jeweils erzeugt
werden, die an der RS-Flip-Flop-Schaltung 107 liegen, die
ihrerseits ein Steuerausgangssignal S 12 für den normalen
Betrieb der gesamten Produktionsstraße liefert. Das Eindrin
gen von Feuchtigkeit in das Schaltergehäuse kann in starkem
Maße durch einen Ausfall der Wasserdichtung für die Schalter
vorrichtung, beispielsweise des Dichtungsringes 46, verur
sacht sein (Fig. 1). In diesem Sinne geben das Störungssignal
S 13 und das optische Signal der Leuchtdiode, die durch die
Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 erzeugt werden, eine Warnung,
das in der Wasserdichtung eine Störung aufgetreten ist.
In Fig. 9 ist schematisch ein zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung
dargestellt. Die in Fig. 9 dargestellte Schaltervorrichtung
ist im wesentlichen mit dem vorhergehenden Ausführungsbei
spiel identisch und umfaßt in der dargestellten Weise eine
mechanische Schalteranordnung 13 und ihre zugehörige
Schaltung 27, die beide im Schaltergehäuse 1 aufgenommen
sind. Die Schalteranordnung weist in der dargestellten Weise
einen ersten Schalter 101, einen zweiten Schalter 102 und
eine Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 auf, die elektrisch
parallel zum zweiten Schalter geschaltet ist. Die Schalterbe
wegungen des ersten und zweiten Schalters stehen unter der
Steuerung eines gemeinsamen nicht dargestellten Schalterbe
tätigungsgliedes wie beispielsweise des Betätigungsgliedes 4
beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Der erste und der
zweite Schalter 101 und 102 werden gleichzeitig in ihre
geöffnete Lage durch eine Drehung des Betätigungselementes
nach vorne umgeschaltet. Während der Rückdrehung oder der
Rückbewegung des Betätigungsgliedes wird zunächst der erste
Schalter 101 wieder geschlossen und wird anschließend nach
einer bestimmten Verzögerung der zweite Schalter 102 wieder
geschlossen. Die Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 arbeitet so,
daß sie beim Wahrnehmen eines übermäßigen Eindringens von
Feuchtigkeit in das Schaltergehäuse schließt und den zweiten
Schalter 102 kurzschließt. Der erste Schalter 101 liefert ein
Signal S 1 mit hohem Pegel der Schaltung 37, während er
geöffnet ist. In ähnlicher Weise liefert der zweite Schalter
102 ein Signal S 2 mit hohem Pegel der Schaltung 37, während
er geöffnet ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
die Schaltung 37 so organisiert, daß sie ein Steuerausgangs
signal S 12 erzeugt, solange einer der beiden Schalter
geöffnet ist. Die Schaltung 37 gibt weiterhin ein Signal S 13,
das eine Schalterfehlfunktion angibt, auf die arbeitende
Feuchtigkeitsdetektoreinheit 15 ansprechend aus.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Schaltervorrich
tung anhand von Fig. 10 beschrieben, in der die Wellenformen
der Signale dargestellt sind. Unter normalen Umständen werden
der erste und der zweite Schalter gleichzeitig durch das
Schalterbetätigungsglied zum Zeitpunkt t 0 geschlossen, so daß
der erste Schalter ein Signal S 1 mit hohem Pegel und der
zweite Schalter ein ähnliches Signal S 2 mit hohem Pegel an
die Schaltung 37 legen. Das Schalterbetätigungsglied schaltet
während seiner Rückbewegung den ersten Schalter 101 zum
Zeitpunkt t 1 in die geschlossene Stellung zurück und
anschließend den zweiten Schalter 102 mit einer bestimmten
Zeitverzögerung von t 1-t 2 zum Zeitpunkt t 2 in die geschlos
sene Stellung zurück. Das Schließen des ersten Schalters zum
Zeitpunkt t 1 führt zu einem Verschwinden des ersten Schalter
signals S 1, während das Schließen des zweiten Schalters zum
Zeitpunkt t 2 zu einem Verschwinden des zweiten Schaltersig
nals S 2 führt. Wie es oben beschrieben wurde, arbeitet die
Schaltung 37 so, daß sie ein Steuerausgangssignal mit hohem
Pegel liefert, solange eines der Schaltersignale S 1 und S 2
mit hohem Pegel anliegt. Wie es in Fig. 10 dargestellt ist,
erzeugt die Schaltung somit ein Steuersignal S 12 mit hohem
Pegel für die Zeitdauer t 0 bis t 2, die dem zweiten Schalter
signal S 2 entspricht. Das Signal S 12 steuert seinerseits die
Arbeit der Produktionsstraße oder der Montagestraße.
Es sei nun angenommen, daß die Feuchtigkeitsdetektorein
heit 15 ein übermäßiges Eindringen von Feuchtigkeit und einen
Kurzschluß des zweiten Schalters 102 nach dem Zeitpunkt t 2
wahrnimmt. Unter diesen Umständen wird der erste Schalter
101 zum Zeitpunkt t 3 geöffnet, so daß er sein Signal S 1 der
Schaltung 37 liefert. Der zweite Schalter 102 wird gleich
zeitig mit dem ersten Schalter geöffnet, er erzeugt jedoch
kein zweites Schaltersignal wie beispielsweise das Signal S 2,
da der zweite Schalter durch den Feuchtigkeitsdetektor 15
kurzgeschlossen ist. Die Lieferung des ersten Schaltersignals
S 1 setzt sich bis zum Zeitpunkt t 4 fort, an dem der erste
Schalter wieder geschlossen wird. Beim Fehlen eines zweiten
Schaltersignals S 2 mit größerer Dauer als der des ersten
Schaltersignals S 1 erzeugt die Schaltung 37 ein Steueraus
gangssignal S 12 während des Zeitintervalls t 3 bis t 4, in dem
das Signal S 1 an der Schaltung liegt. Die Schaltung 37 nimmt
auch das Fehlen des üblichen zweiten Schaltersignals S 2 zum
Zeitpunkt t 3 wahr und arbeitet so, daß sie unmittelbar ein
Störungsanzeige- und -warnsignal S 13 erzeugt.
Selbst wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der zweite
Schalter der Schaltervorrichtung aufgrund des Vorhandenseins
von Feuchtigkeit im Schaltergehäuse fehlerhaft arbeitet, kann
der erste Schalter unabhängig vom fehlerhaften Schalter
weiter normal arbeiten. Solange der verbleibende Schalter
fehlerfrei arbeitet, liefert die zugehörige Schaltung
Ausgangssignale zum Steuern der Arbeit der Produktionsstraße.
Das Auftreten einer Fehlfunktion in der Schaltervorrichtung
führt nicht notwendigerweise zu einem augenblicklichen
Abschalten der gesamten Produktionsstraße. Die Inspektion und
Reparatur des fehlerhaften Schalters können dann durchgeführt
werden, wenn der Produktionszyklus zur angemessenen Zeit
angehalten wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schaltervorrichtung ist schematisch in Fig. 11 dargestellt.
Die in Fig. 11 dargestellte Schaltervorrichtung ist im
wesentlichen in ihrem Aufbau mit der in Fig. 9 dargestellten
Vorrichtung, allerdings mit der Ausnahme identisch, daß die
Schaltung 37 außerhalb des Schaltergehäuses 1 von der
Schalteranordnung getrennt vorgesehen ist. Die Schalteranord
nung und ihre zugehörige Schaltung der Schaltervorrichtung
arbeiten in der gleichen Weise wie die in Fig. 9 dargestellte
Vorrichtung. Eine Beschreibung im einzelnen wird daher nicht
gegeben.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung,
die oben beschrieben wurde, war die Feuchtigkeitsdetektorein
heit 15 parallel zum zweiten Schalter 102 vorgesehen. Die
erfindungsgemäße Ausbildung ist darauf jedoch nicht be
schränkt, so daß bei dem in Fig. 12 dargestellten vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung der Feuchtigkeitsde
tektorschalter 15 unabhängig vom zweiten Schalter 102 ist.
In Fig. 12 sind der erste und der zweite Schalter 101
und 102 mit ihrer zugehörigen Schaltung 37 dargestellt. Die
erste Eingangsschaltung 103 enthält eine D-Flip-Flop-
Schaltung 103 a, die mit dem ersten Schalter 101 verbunden ist
und davon ein Schaltersignal empfängt. Eine weitere D-Flip-
Flop-Schaltung 103 b ist mit der vorhergehenden Flip-Flop-
Schaltung 103 a verbunden. Und-Glieder 103 c und 103 d sind mit
den jeweiligen Ausgängen der beiden Flip-Flop-Schaltungen
103 a und 103 b verbunden. Mit dem zweiten Schalter 102 ist
eine D-Flip-Flop-Schaltung 104 a verbunden, an die eine
weitere D-Flip-Flop-Schaltung 104 b angeschlossen ist. Und-
Glieder 104 c und 104 d liegen in einem Schaltkreis mit den
Ausgängen der Flip-Flop-Schaltungen 104 a und 104 b. Eine RS-
Flip-Flop-Schaltung 107 ist in der letzten Stufe der
Schaltung 37 vorgesehen und empfängt die Ausgangssignale
aller Und-Glieder 103 c, 103 d, 104 c und 104 d. Wie bei den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden der erste und der
zweite Schalter 101 und 102 gemeinsam vom selben Schalterbe
tätigungsglied betätigt, sie sind jedoch so ausgebildet, daß
während der Rückbewegung vom geöffneten in den geschlossenen
Zustand der erste Schalter zuerst schließt und anschließend
der zweite Schalter mit einer vorgewählten Zeitverzögerung
schließt.
Ein Feuchtigkeitsdetektorschalter 15 ist in der Nähe des
ersten und zweiten Schalters 101 und 102, jedoch davon
getrennt, vorgesehen. Der Feuchtigkeitsdetektorschalter wird
über eine übermäßige Feuchtigkeits- oder Wassermenge
geschlossen, die in die Schaltervorrichtung eindringt. Der
Feuchtigkeitsdetektorschalter 15 weist gleichfalls eine
zugehörige Schalterstörungsdetektorschaltung 106 auf, die
einen Widerstand 106 h und einen Inverter 106 d umfaßt. Die
Schaltung 106 erzeugt auf ein Schließen des Feuchtigkeits
detektorschalters ein Warnsignal.
Während der Arbeit der Schaltung 37 liefert die erste
Eingangsschaltung 103 ein ein Ein/Ausschaltsignal der Flip
Flop-Schaltung 103 a, und zwar auf den Schaltvorgang des
ersten Schalters 101 ansprechend, das diesen Schaltvorgang
anzeigt. Die zweite Eingangsschaltung 104 liefert ein
ähnliches Ein/Ausschaltsignal ihrer zugehörigen Flip-Flop-
Schaltung 104 a. Wenn die Und-Glieder 103 c und 103 d gleich
zeitig Ausgangssignale von beiden Flip-Flop-Schaltungen 103 a
und 103 b empfangen, geben sie Signale, die die Ein- und
Ausschaltvorgänge des ersten Schalters wiedergeben, an die
RS-Flip-Flop-Schaltung 107 aus. In ähnlicher Weise geben die
Und-Glieder 104 c und 104 d Ausgangssignale an die RS-Flip-
Flop-Schaltung 107 aus, die die Ein- und Ausschaltbewegungen
des zweiten Schalters wiedergeben. Die RS-Flip-Flop-Schaltung
107 erzeugt auf die Schaltvorgänge des ersten und zweiten
Schalters 101 und 102 somit Ausgangssignale. Wenn Wasser in
das Schaltergehäuse eindringt, wird der Feuchtigkeitsdetek
torschalter 15 geschlossen, so daß dieser ein Anschaltsignal
dem Inverter 106 d liefert, der seinerseits Warnsignale
erzeugt, um anzuzeigen, daß die Störung aufgetreten ist.
Bei der in Fig. 12 dargestellten Schaltungsanordnung
bilden der erste Schalter 101 und der zweite Schalter 102
einen Doppelschaltermechanismus, bei dem jeder Schalter im
Fall von Funktionsstörungen den anderen sichert oder ersetzt.
Selbst wenn somit einer der Schalter ausfällt, wird der
verbleibende Schalter die normale Schaltfunktion übernehmen.
Obwohl ein Feuchtigkeitsdetektor bei allen obigen
Ausführungsbeispielen vorgesehen war, ist die erfindungsge
mäße Ausbildung darauf nicht beschränkt. Bei den folgenden
beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung ist kein Feuchtig
keitsdetektor- und -anzeigemechanismus vorgesehen.
In Fig. 13 ist eine Schaltung in Verbindung mit einem
mechanischen Schalterteil für ein fünftes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung dargestellt. Die
Schaltervorrichtung ist im wesentlichen in ihrem Aufbau den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen ähnlich, allerdings mit
der Ausnahme, daß bei dem fünften Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung kein Feuchtigkeitsde
tektor als solcher vorgesehen ist. Die Steuerschaltung, die
in Fig. 13 dargestellt ist, ist somit mit der in Fig. 7
dargestellten Schaltung mit der Ausnahme der Feuchtig
keitsdetektoreinheit 15 parallel zum zweiten Schalter 102
identisch. Wenn bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungs
beispiel die Feuchtigkeit im Schaltergehäuse ungünstige Werte
erreicht, wird der untere zweite Schalter 102 kurzgeschlos
sen. Dieser Situation ist dem oben beschriebenen nicht
normalen Schalterbetrieb ähnlich, bei dem ein Feuchtigkeits
aufbau im Gehäuse dazu führt, daß der Feuchtigkeitsdetektor
eine elektrische Verbindung herstellt, die den zweiten
Schalter umgeht. Die Schaltung von Fig. 13 arbeitet im
wesentlichen genauso wie die Schaltung 7 in allen oben
angegebenen Arbeitsverhältnissen oder Betriebsarten. Das wird
daher nicht nochmals beschrieben.
Das in Fig. 14 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schaltervorrichtung umfaßt einen
Schalterteil und seine zugehörige Schaltung. Die Arbeit der
Schaltung bei normalen und nicht normalen Betriebsverhältnis
sen bezüglich des zweiten Schalters 102 wird im folgenden
gleichfalls anhand von Fig. 15 beschrieben.
Im normalen Schalterbetrieb öffnet der erste Schalter
101 zum Zeitpunkt t 0 und schließt der erste Schalter 101 zum
Zeitpunkt t 1, wobei er ein Schaltersignal S 1 während des
Zeitintervalls t 0 bis t 1 der ersten Eingangsschaltung 103
liefert. Die erste Eingangsschaltung 103 arbeitet so, daß sie
ein ähnliches Signal S 1 a mit hohem Pegel an ihrem einen
Ausgang während des Zeitintervalls t 0 bis t 1 erzeugt. Die
erste Eingangsschaltung erzeugt auch ein Impulssignal S 3 an
ihrem anderen Ausgang zum Zeitkunkt t 1, wenn sie das
Verschwinden des Schaltersignals S 1 wahrnimmt. Das Ausgangs
signal S 1 a liegt an einer Halteschaltung 106 sowie an einer
Schaltung mit Schaltfunktion 108, wohingegen der Ausgangsim
puls S 3 an einer Zeitgeberschaltung 105 liegt. Wie bei den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird der zweite Schalter
102 gleichzeitig mit dem Öffnen des ersten Schalters 101
geöffnet. Während der Rückbewegung wird der zweite Schalter
anschließend an das Schließen des ersten Schalters zum
Zeitkunkt t 1 normal zum Zeitpunkt t 2 geschlossen. Es besteht
somit eine Verzögerung von T 1 zwischen dem Schließen des
ersten und zweiten Schalters. Wie der erste Schalter liefert
auch der zweite Schalter 102 ein Schaltersignal S 2 der
zweiten Eingangsschaltung 104 während des Zeitintervalls t 0
bis t 2, in dem er offen ist. Die zweite Eingangsschaltung 104
erzeugt ihrerseits an ihrem einen Ausgang ein ähnliches
Hochpegelsignal S 2 a für das Zeitintervall t 0 bis t 2 und am
anderen Ausgang ein Impulssignal S 4 zum Zeitpunkt t 2, wenn
das Schaltersignal S 2 verschwindet. Das Hochpegelsignal S 2 a
liegt sowohl an der Halteschaltung 106 als auch an der
Schaltung 108 mit Schaltfunktion, während das Impulssignal S 4
an der Zeitgeberschaltung 105 liegt. Die Schaltung 108 mit
Schaltfunktion arbeitet folglich so, daß sie ein Schaltersig
nal S 1 während des Zeitintervalls t 0 bis t 1 und ein Schalt
signal S 2 während des Zeitintervalls t 0 bis t 2 erzeugt.
Die Zeitgeberschaltung 105 wird zum Zeitpunkt t 1 durch
den Taktimpuls S 3 in Betrieb gesetzt und zum Zeitpunkt t 2
durch den Taktimpuls S 4 außer Betrieb gesetzt. Wie bei den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen hat die Zeitgeberschal
tung 105 einen Zeitüberschreitungszyklus T 2, der so vorge
wählt ist, daß seine Dauer größer als die Verzögerungszeit T 1
zwischen dem Schalten des ersten und zweiten Schalters ist.
Unter normalen Betriebsbedingungen erzeugt die Zeitgeber
schaltung daher kein Zeitüberschreitungssignal wie beispiels
weise das Signal S 5. Beim Fehlen des Zeitüberschreitungssig
nals S 5 hält die Halteschaltung 106 die Ausgangssignale S 1 a
und S 2 a von der ersten und der zweiten Eingangsschaltung 103
und 104 nicht. Folglich tritt am Ausgang des ODER-Gliedes
109, das mit der Halteschaltung 106 verbunden ist, kein
Warnsignal auf.
Im folgenden wird der nicht normale Betrieb beschrieben,
bei dem der zweite Schalter nicht zurückschaltet.
Das fehlerhafte Rückschalten des zweiten Schalters
einschließlich einer zu langen Rückbewegung kann die Folge
ungünstiger Verhältnisse bezüglich des Schalterbetätigungs
gliedes und/oder des internen Schaltermechanismus selbst
sein, wie es im Vorhergehenden dargestellt wurde. Beispiels
weise sei die Situation betrachtet, in der das Schalterbetä
tigungsglied 4 während seiner Rückbewegung nach dem Rück
schalten des ersten Schalters, jedoch vor dem Rückschalten
des zweiten Schalters anhält. Der erste Schalter 101 öffnet
normal zum Zeitpunkt t 2 und schließt zum Zeitkunkt t 4,
während der zweite Schalter 102 zwar auch normal zum
Zeitpunkt t 3 öffnet, jedoch aus den oben angegebenen Gründen
zum Zeitpunkt t 5 nicht wieder schließt. Unter diesen
Umständen arbeitet die Zeitgeberschaltung 105, die durch den
Taktimpuls S 3 zum Zeitpunkt t 4 getriggert wurde, beim Fehlen
des Taktimpulses S 4 über die vorgewählte Verzögerungszeit T 1
hinaus. Wenn das größere Zeitüberschreitungsintervall T 2
abläuft, erzeugt die Zeitgeberschaltung 105 ein Zeitüber
schreitungssignal S 5 zum Zeitpunkt t 6, das an der Halteschal
tung 106 liegt. Wenn das Zeitüberschreitungssignal S 5
anliegt, kann die Halteschaltung 106 die Ausgangssignale S 1 a
und S 2 a von der ersten und der zweiten Eingangsschaltung
halten und entsprechende Ausgangssignale dem ODER-Glied 109
liefern. Das ODER-Glied 109 arbeitet dann so, daß es ein
Störungsanzeigesignal S 6 erzeugt, durch das die Leuchtdiode
40 b angeschaltet wird, so daß sie ein optisches sichtbares
Warnsignal liefert.
Wie es oben im einzelnen beschrieben wurde, wird durch
die Erfindung ein elektromechanischer Schalter geschaffen,
der sich insbesondere zur Verwendung in einer Produktions
oder Montagestraße eines Herstellungsbetriebes eignet, um den
Fluß der verschiedenen Werkstücke und andere Gegenstände der
Herstellung entlang der Straße zu steuern. Die Doppelschal
teranordnung erlaubt es, daß die Schaltervorrichtung nicht
nur mechanische Störungen des Schalters wie beispielsweise
eine mangelnde Schalterrückbewegung und einen mangelhaften
Schaltkontakt in der frühesten Phase feststellt und anzeigt,
sondern auch trotz dieser Fehlfunktionen den ununterbrochenen
Betrieb der Straße beibehält. Das Auftreten von mechanischen
Problemen in der Schaltervorrichtung führt daher weder zu
einem augenblicklichen oder unmittelbaren Abschalten der
Produktionsstraße, noch macht es ein derartiges Abschalten
notwendig, was unvermeidlich den gesamten Fertigungsbetrieb
der Fertigungsanlage unterbrechen würde. Die Produktions
straße kann für eine gewisse Zeit weiterlaufen, bis sie zur
Inspektion und Reparatur der fehlerhaften Schaltervorrichtung
zu einem geeigneten Zeitpunkt angehalten wird, der als
derjenige Zeitpunkt angesehen wird, der die Produktion und
den Herstellungsbetrieb am wenigsten beeinflußt und bei
spielsweise die Betriebspause während der Nacht ist.
Die Häufigkeit der Abschaltungen einer Montage- oder
Produktionsstraße, die mit der erfindungsgemäßen Schaltervor
richtung ausgerüstet ist, wird drastisch verringert sein, was
die Produktivität erhöht und die Gesamtherstellungskosten
herabsetzt. Ein unerwünschtes Eindringen von Feuchtigkeit in
die Schaltervorrichtung wird gleichfalls wahrgenommen und es
wird eine frühzeitige Warnung gegeben, jedoch wie im Fall von
mechanischen Störungen, ohne daß ein sofortiges Abschalten
der Produktionsstraße bewirkt wird.
Claims (13)
1. Schaltervorrichtung mit Störungswahrnehme- und
-anzeigefunktion, gekennzeichnet durch eine
Schaltereinrichtung (101), die von außen zwischen einer
geöffneten und einer geschlossenen Stellung betätigt wird,
eine Schaltungseinrichtung (107), die elektrisch mit der
Schaltereinrichtung (101) verbunden ist und auf die Arbeit
der Schaltereinrichtung (101) zwischen der geschlossenen und
der geöffneten Stellung ansprechend ein Steuersignal liefert,
und eine Einrichtung (106), die ein Warnsignal liefert, wenn
eine Störung der Schaltereinrichtung (101) wahrgenommen wird,
wobei die Schaltereinrichtung (101) normal schalten kann,
während die Warneinrichtung (106) ein Warnsignal liefert.
2. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (4), die von außen
die Schaltereinrichtung (101) zwischen der geöffneten und der
geschlossenen Stellung betätigt, wobei die Warneinrichtung
(106) eine Schaltungseinrichtung (106 c) aufweist, die ein
Warnsignal liefert, wenn die Schalterstörung durch eine
Fehlfunktion der Betätigungseinrichtung (4) hervorgerufen
ist.
3. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Warneinrichtung (106)
eine Schaltungseinrichtung (106 b) umfaßt, die ein Warnsignal
liefert, wenn die Schalterstörung durch eine Fehlfunktion der
Schaltereinrichtung (101) verursacht ist.
4. Schaltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Warneinrichtung (106)
eine Schaltungseinrichtung (106 d) umfaßt, die ein Warnsignal
liefert, wenn das Eindringen von Feuchtigkeit in die
Schaltervorrichtung wahrgenommen wird.
5. Schaltervorrichtung mit Störungswahrnehmungs- und
-anzeigefunktion, gekennzeichnet durch eine
Einrichtung (4), die zwischen einer normalen Lage und einer
davon versetzten Lage bewegbar ist, in die sie durch einen
sich bewegenden Gegenstand gebracht wird, eine erste
Schaltungseinrichtung (101), die in Arbeitsverbindung mit der
bewegbaren Einrichtung (4) steht und von dieser in eine erste
und eine zweite Schalterstellung gebracht wird, eine
Schaltereinrichtung (107), die elektrisch mit der ersten
Schaltungseinrichtung (101) verbunden ist und auf die
Bewegung der ersten Schaltereinrichtung in die erste und die
zweite Schalterstellung ansprechend ein Steuersignal erzeugt,
eine zweite Schaltereinrichtung (102), die in Arbeits
verbindung mit der bewegbaren Einrichtung steht und davon in
eine erste und eine zweite Schalterstellung zusammen mit der
ersten Schaltereinrichtung (101) gebracht wird, wobei die
zweite Schaltereinrichtung (102) in die erste Schalterstel
lung gleichzeitig mit der ersten Schaltereinrichtung (101)
und in die zweite Schalterstellung später als die erste
Schaltereinrichtung (101) gebracht wird, und eine Einrichtung
(106 c), die ein Warnsignal liefert, wenn die zweite Schalter
einrichtung (102) nicht innerhalb eines vorbestimmten
Zeitintervalls in die zweite Schalterstellung gegracht wird,
nachdem die erste Schaltereinrichtung (101) in die zweite
Schalterstellung gebracht ist.
6. Schaltervorrichtung nach Anspruch 5, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (10), die eine Kraft
liefert, die die bewegbare Einrichtung (4) in ihre normale
Lage zurückstellt, und eine Einrichtung (9), die die
Rückstellkraft dieser Einrichtung (10) auf die bewegbare
Einrichtung (4) überträgt, wobei die Übertragungseinrichtung
(9) so arbeitet, daß sie die Kraft der Einrichtunhg (10), die
an der bewegbaren Einrichtung (4) liegt, herabsetzt, nachdem
die erste Schaltereinrichtung (101) durch die bewegbare
Einrichtung (4) in ihre zweite Schalterstellung gebracht ist.
7. Schaltervorrichtung mit einer Störungswahrnehnungs
und -anzeigefunktion, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (4), die zwischen einer normalen Lage und
einer davon versetzten Lage bewegbar ist, in die sie durch
einen sich bewegenden Gegenstand gebracht wird, eine erste
Schaltereinrichtung (101), die in Arbeitsverbindung mit der
bewegbaren Einrichtung (4) steht und von dieser in eine
erste und eine zweite Schalterstellung gebracht wird, eine
Schaltungseinrichtung (107), die elektrisch mit der ersten
Schaltereinrichtung (101) verbunden ist und auf die Bewegung
der ersten Schaltereinrichtung (101) in die erste und die
zweite Schalterstellung ansprechend ein Steuersignal liefert,
eine zweite Schaltereinrichtung (102), die in Arbeitsverbin
dung mit der bewegbaren Einrichtung steht und von dieser in
eine erste und eine zweite Schalterstellung zusammen mit der
ersten Schaltereinrichtung (101) gebracht wird, wobei die
zweite Schaltereinrichtung (102) in die erste Schalterstel
lung gleichzeitig mit der ersten Schaltereinrichtung (101)
gebracht wird und später als die erste Schaltereinrichtung
(101) in die zweite Schalterstellung gebracht wird, und eine
Einrichtung (106 b), die ein Warnsignal liefert, wenn die
zweite Schaltereinrichtung (102) normal in die zweite
Schalterstellung gebracht wird, während die erste Schalter
einrichtung (101) nicht in die zweite Schalterstellung
gebracht wird.
8. Schaltervorrichtung nach Anspruch 7, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (106 c), die ein
Warnsignal liefert, wenn die zweite Schaltereinrichtung (102)
nicht in ihre zweite Schalterstellung innerhalb eines
bestimmten Zeitintervalls gebracht wird, nachdem die erste
Schaltereinrichtung (101) in ihre zweite Schalterstellung
gebracht ist, und eine Einrichtung (106 d), die ein Warnsignal
liefert, wenn die zweite Schaltereinrichtung (102) kurzge
schlossen ist.
9. Schaltervorrichtung mit Störungswahrnehmungs- und
-anzeigefunktion, gekennzeichnet durch ein
Gehäuse (1), eine erste Schaltereinrichtung (101), die im
Gehäuse (1) vorgesehen ist und von außen zwischen einer
geöffneten und einer geschlossenen Stellung betätigt wird,
eine zweite Schaltereinrichtung (102), die im Gehäuse (1)
vorgesehen ist und von außen gemeinsam mit der ersten
Schaltereinrichtung (101) zwischen einer geöffneten und einer
geschlossenen Stellung betätigt wird, eine erste Schaltungs
einrichtung (103), die ein Ausgangssignal auf die Arbeit der
ersten Schaltereinrichtung (101) ansprechend liefert, eine
zweite Schaltungseinrichtung (104), die ein Ausgangssignal
auf die Arbeit der zweiten Schaltereinrichtung (102)
ansprechend liefert, eine Einrichtung (15), die im Gehäuse
(1) angeordnet ist, um Feuchtigkeit darin wahrzunehmen und
auf die Wahrnehmung von Feuchtigkeit ein Ausgangssignal zu
liefern, und eine Einrichtung (106 d), die ein Warnsignal auf
das Ausgangssignal der Feuchtigkeitsdetektoreinrichtung an
sprechend liefert.
10. Schaltervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Wahrneh
men von Feuchtigkeit eine Schaltereinrichtung umfaßt, die
elektrisch parallel zur zweiten Schaltereinrichtung (102)
geschaltet ist und durch die im Gehäuse (1) eingefangene
Feuchtigkeit kurzgeschlossen werden kann.
11. Schaltervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (106 d),
die ein Warnsignal liefert, elektrisch mit der ersten
Schaltungseinrichtung (103) und mit der zweiten Schaltungs
einrichtung (104) verbunden ist und bei Empfang eines
Ausgangssignals von der ersten Schaltungseinrichtung (103)
ohne ein Ausgangssignal von der zweiten Schaltereinrichtung
(104) zu empfangen, ein Warnsignal liefert.
12. Schaltervorrichtung nach Anspruch 9, ge
kennzeichnet durch eine Einrichtung (107), die
auf die Arbeit entweder der ersten Schaltereinrichtung (101)
oder der zweiten Schaltereinrichtung (102) ansprechend ein
Steuersignal liefert.
13. Schaltervorrichtung mit Störungswahrnehmungs- und
-anzeigefunktion, gekennzeichnet durch ein
Gehäuse (1), eine Einrichtung (4), die so vorgesehen ist, daß
sie vom Gehäuse (1) ausgeht und durch einen sich bewegenden
Gegenstand von einer normalen Lage in eine davon versetzte
Lage gebracht wird, eine erste Schaltereinrichtung (101), die
im Gehäuse (1) vorgesehen ist und in Arbeitsverbindung mit
der Einrichtung (4) steht, um von dieser in eine erste und
eine zweite Schalterstellung gebracht zu werden, eine erste
Schaltungseinrichtung (103), die elektrisch mit der ersten
Schaltereinrichtung (101) verbunden ist und auf die Betäti
gung der ersten Schaltereinrichtung (101) in ihre erste und
ihre zweite Schalterstellung ansprechend ein Ausgangssignal
liefert, eine zweite Schaltereinrichtung (102), die im
Gehäuse (1) vorgesehen ist und in Arbeitsverbindung mit der
Einrichtung (4) steht, um von dieser in eine erste und eine
zweite Schalterstellung gebracht zu werden, wobei die zweite
Schaltereinrichtung (102) gleichzeitig mit der ersten
Schaltereinrichtung (101) in die erste Schalterstellung
gebracht wird und später als die erste Schaltereinrichtung
(101) in ihre zweite Schalterstellung gebracht wird, eine
zweite Schaltungseinrichtung (104), die elektrisch mit der
zweiten Schaltereinrichtung (103) verbunden ist und auf die
Betätigung der zweiten Schaltereinrichtung in ihre erste und
zweite Schalterstellung ansprechend ein Ausgangssignal
liefert, eine Steuerschaltungseinrichtung (107), die auf das
Ausgangssignal der ersten Schaltungseinrichtung (103) und der
zweiten Schaltungseinrichtung (104) ansprechend ein Steuer
signal liefert, eine Einrichtung (106 c), die ein Warnsignal
liefert, wenn die zweite Schaltereinrichtung (102) nicht
innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls in ihre zweite
Schalterstellung gebracht wird, nachdem die erste Schalter
einrichtung (101) in ihre zweite Schalterstellung gebracht
ist, eine Detektoreinrichtung (15), die im Gehäuse (1)
vorgesehen ist und wahrnimmt, daß eine elektrisch leitende
Flüssigkeit im Gehäuse eingefangen ist, sowie ein Ausgangs
signal liefert, wenn sie eine derartige Flüssigkeit wahr
nimmt, und eine Schaltungseinrichtung (106 d), die auf das
Ausgangssignal von der Detektoreinrichtung (15) ansprechend
ein Warnsignal liefert.
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