DE4324763C2 - Elektrischer Schnappschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schnappschalter dieser Art sind unter anderem bekannt aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE-GM 18 21 522. Nachteilig ist dort daß Fehlfunktionen durch Bewegung nur eines Kontaktarms oder durch nicht simultane Bewegung der Kontaktarme möglich sind. Die Schaltsicherheit wird dadurch erheblich reduziert.

Schalter dieser Gattung sind auch aus der DE-AS 11 29 587 bekannt. Auch hier kann das gleichzeitige Umschnappen der beiden beweglichen Kontakte nicht sicher gewährleistet werden. Dadurch treten speziell bei Anwendungen mit unterschiedlichen Stromkreisen an Öffner- und Schließerkontakten Probleme auf weil ein Kurzschluß durch ein fehlerhaftes Umschnappen der beweglichen Kontakte verursacht werden kann.

Einen Schalter nach Art eines Sicherheitsunterbrechers zeigt die DE-OS 36 17 049. Ein Stößel zur Schalterbetätigung ist mit Nasen versehen, die unmittelbar Kontaktträger beaufschlagen.

Schließlich betrifft die DE-OS 38 07 411 einen elektrischen Schnappschalter, bei dem eine Zugfeder zum Spannen zweier einander gegenüberliegender Kipphebel unmittelbar durch einen Betätigungsstößel 9 beaufschlagt wird. Zur Herstellung der Ausgangsposition des Schalters ist eine zusätzliche, auf den Stößel wirkende Druckfeder vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schaltsicherheit des bekannten Schnappschalters zu verbessern. Insbesondere soll die Umschaltfunktion des Schnappschalters gesichert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verzahnung der beiden beweglichen Kontaktarme wird das Umschalten des Schalt­ systems absolut sicher durchgeführt.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße elek­ trische Schnappschalter mit zwei beweglichen Kontaktarmen aufgebaut, deren Schaltvorgang mittels eines senkrecht geführ­ ten Betätigungsglieds ausgeführt wird, wodurch die gemeinsame Zugfeder der beiden beweglichen Kontaktarme nach unten durchge­ bogen und das gleichzeitige Umschalten der beweglichen Kontakt­ arme mit einer gegenseitigen mechanischen Verriegelung erreicht wird. Mit der Erweiterung eines seitlichen Arms am Betätigungs­ glied wird eine mechanische Zwangsöffnung für eine bestimmte Variante dieses Schalters erreicht.

Die bisher bekannten Schaltsysteme dieser Gattung, wie oben genannt, sind prinzipiell in der Weise aufgebaut, daß sie, bestehend aus einem Betätigungsglied, senkrecht geführten Anker, zwei gegenüberliegenden beweglichen Kontakten mit einer gemeinsamen Zugfeder und eine zur Schaltfunktion notwendigen Rückstellfeder, nur eine relativ von einander abhängige simul­ tane Umschaltung der beiden beweglichen Kontakte gewährleisten.

Der Einsatz solcher Schalter ist besonders für den Sicherheits­ schalterbereich geeignet, weil zwei bewegliche Kontakte eine Doppelöffnerfunktion ermöglichen, wobei eine Redundanz durch den zweiten Kontakt gegeben ist. Damit kann die Öffnungsfunk­ tion für sicherheitstechnische Anwendungen und der Schließer­ kontakt für einen zweiten Stromkreis, unabhängig vom Sicher­ heitsstromkreis, genutzt werden.

Um diese Funktion zu gewährleisten, ist absolut notwendig, daß beide bewegliche Kontakte umschalten, ohne einen Schaltzustand zuzulassen, bei dem der Öffner- und Schließerstromkreis durch einen undefinierten Zustand mit einander verbunden werden, wobei der eine bewegliche Kontakt umgeschaltet hat, aber der andere sich noch in Ruheposition befindet und so ein Kurzschluß zwischen beiden Stromkreisen entsteht. Die Anwendungsmöglich­ keiten mit unterschiedlichen Stromkreisen gehen weit über den Sicherheitsschalterbereich hinaus.

Der Funktionsablauf des Schaltsystems erfolgt durch eine senk­ rechte Betätigung mittels dem Betätigungsglied 3, das im folgenden Betätiger genannt wird, der die Zugfeder 7 senkrecht zur Spannungswirkrichtung in Richtung Umschaltpunkt durchbiegt und damit eine Erhöhung der Federspannung bewirkt. Der Betäti­ ger wird durch seitliche Führungsstege 13 im Anker 8 geführt, damit der Angriffspunkt des Betätigers mittig an der Zugfeder 7 des Schaltsystems erfolgt. Die Führung des Betätigers im Anker ist von hoher Bedeutung, weil der Angriffspunkt 12 eine symme­ trische Betätigung des Schaltsystems gewährleisten muß. Der Umschaltpunkt wird erreicht, sobald die durchgebogene Zugfeder 7 sich in Linie mit den Federaufhängungspunkten 22, 23 in den beweglichen Kontaktarmen 6, 9 und den Lagerungen 16, 21 befin­ det, diese Lagerungen sind vorzugsweise kerbenförmig ausgebil­ det. In dieser Position des Schaltsystems wird die Kontaktauf­ lagekraft gleich Null und die beweglichen Kontaktarme 6, 9 führen danach den Umsprung aus. Durch Produktionstoleranzen beim Montieren der beweglichen Kontaktarme 6, 9 in den Kerben­ lagerungen 16, 21 und durch Herstelltoleranzen an den betreffenden Teilen (Anker 8 und bewegliche Kontaktarme 6, 9), befinden sich die beweglichen Kontaktarme 6, 9 mit ihren Lager­ punkten teilweise vertikal nicht präzise in gleicher Höhe, so daß eine Seite des Schaltsystems vor dem anderen in die Umschaltposition gelangt. Dieser Fehlerzustand beim Umschalten hat zur Folge, daß ein beweglicher Kontaktarm z. B. 6 umgeschal­ tet hat und der andere bewegliche Kontaktarm 9 sich noch in Ruhelage befindet. Dies ergibt dann, wie oben schon erläutert, einen Kurzschluß zwischen den beiden unterschiedlichen Strom­ kreisen und deshalb wäre solch ein Schalter bei der Herstellung schon Ausschuß oder würde in der Anwendung zu Fehlfunktionen führen.

Durch die Ausführung der beweglichen Kontaktarme 6, 9 mit deren "V" -förmigen Verlängerungen über die Kerbenlagerungen 16, 21 hinaus, wird ein einseitiges Umschnappen des beweglichen Kontaktarms 6 oder 9 mechanisch absolut sicher verhindert. Der eine bewegliche Kontaktarm, z. B. 6 kann öffnen, wie es erfor­ derlich ist, aber er schnappt erst um nach dem auch der andere bewegliche Kontaktarm 9 geöffnet hat und umschnappt.

Dies bewirkt die "V"-förmige Ausführung der beweglichen Kontaktarme 6, 9, die wie in Fig. 1 dargestellt, nach der Montage eine Art Verzahnung ergeben.

Der Rückschaltvorgang verläuft funktionsmäßig analog dem Umschalten, dabei müssen die beweglichen Kontaktarme simultan umschnappen, ansonsten wird die "Verzahnung" wieder aktiv und gewährleistet den korrekten Rückschaltvorgang.

Für den Rückschaltvorgang ist keine zusätzliche Rückstellfeder notwendig, wie es bei Schaltern dieser Art bekannt ist, weil durch die funktionstechnische Anordnung der Unterkontakte 5, 10 und der Kerbenlagerungen 16, 21 am fest montierten Anker 8 mit den beweglichen Kontaktarmen 6, 9, Die Zugfeder 7 im gespannten Zustand gegenüber der Ruheposition hält und so die aus der Zugkraft und Durchbiegung der Feder resultierenden Rückschalt­ kraft das System zurückschaltet. Der Rückschaltvorgang erfolgt durch die Rücknahme der Betätigungskraft und der Rücksprung erfolgt, sobald die durchgebogene Feder 7 sich in Linie mit den Federaufhängungspunkten 22, 23 und den Kerbenlagerungen 16, 21 befindet. Diese Art des Schaltsystems ergibt ein stabileres Schaltverhalten, weil die Schalt- und Rückschaltkräfte nicht wie bei bekannten Schaltern dieser Art, z. B. DE-AS 11 29 587, von zwei Federn (Zugfeder und Rückstellfeder) sondern hier nur von der Zugfeder 7 abhängen. Im besonderen wird dieser Vorteil deutlich, wenn man bedenkt, daß zwei Federn mit zunehmender Anzahl von Schaltzyklen Alterungen aufweisen und deshalb weit­ aus höhere Änderungen der daraus resultierenden Schalt- und Rückschaltkräfte aufweisen. Bezogen auf dieses Kriterium sei auf die Anwendungen bei kräfteabhängigen Schaltvorgängen, wie z. B. mit Federkraft oder druckabhängig mit Membranen betätigten Schaltern, hingewiesen.

Ein weiterer bedeutender Vorteil liegt darin, daß ein Einzel­ teil weniger benötigt wird und somit Material und Montagekosten gespart werden.

Im Bereich der sicherheitstechnischen Anwendungen wird die Zwangsöffnung des Sicherheitsstromkreises benötigt, wodurch eine sichere mechanische Öffnung des Stromkreises gewährleistet werden muß. Diese Notwendigkeit ergibt sich, weil die einzelnen Kontaktverbindungen durch Verschweißungen verkleben können und es nicht möglich ist diese durch die Federkraft zu öffnen.

Die Zwangsöffnung mit einem seitlichen Arm 15 am Betätiger 3 ist eine Zusatzfunktion, die als weitere Variante dieses Schaltsystems möglich ist und in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Umschaltablauf ist ungeändert, jedoch wird diese Zusatz­ funktion aktiv, falls beim Schaltvorgang (Vorwärtsbetätigung) der bewegliche Kontaktarm 9 nach dem definierten Umschaltpunkt (durchgebogene Feder 7 in Linie mit dem Federaufhängungspunkt 23 im beweglichen Kontaktarm 9 und der Kerbenlagerung 21) nicht geöffnet hat, greift der seitliche Arm 15 am beweglichen Kontaktarm 9 an und die Kontaktverbindung, beweglicher Kontaktarm 9 und Oberkontakt 11, wird durch den Schub des Betä­ tigers 3 geöffnet. Dieser Schaltzustand ist in Fig. 5 darge­ stellt. Somit finden zunächst der normale Schaltvorgang statt, aber es ist durch den seitlichen Arm 15 am Betätiger 3 eine mechanische Öffnung des Sicherheitsstromkreises gewährleistet und die "Zwangsöffnungsfunktion" damit gegeben.

Claims (9)

1. Elektrischer Schnappschalter mit folgenden Merkmalen:

• - zwei einander gegenüberliegende, bewegliche Kontaktarme (6, 9) sind jeweils mit Lagerpunkten in Lagerungen (16, 21) gehalten,
• - die Kontaktarme sind von einer gemeinsamen Zugfeder (7) gehalten, deren Enden (der Zugfeder) jeweils an einem der Kontaktarme in Federaufhängungspunkten (22, 23) derart eingehängt sind, daß sich freie Enden der Kontaktarme kontaktgebend auf einem von zwei Festkontaktpaaren (4, 11; 5, 10) abstützen,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• - die Kontaktarme (6, 9) weisen Mittel zum Verzahnen derselben auf, derart, daß jeder Kontaktarm nur zusammen mit dem jeweils anderen Kontaktarm bewegbar ist.

2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme (6, 9) jeweils über die Lagerungen (16, 21) in Richtung auf den jeweils anderen Kontaktarm hinaus verlän­ gert sind, und daß die Kontaktarme im Bereich dieser Verlänge­ rungen miteinander verzahnt sind.

3. Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an jedem Kontaktarm mindestens zwei Laschen (17, 18, 19, 20), insbesondere unter Bildung einer V-Form, über die Lagerungen (16, 21) hinaus verlängert sind, wobei eine Lasche (17) des einen Kontaktarms (6) über einer Lasche (19) des anderen Kontaktarms (9) liegt und die anderen beiden Laschen entsprechend umgekehrt aufeinander liegen.

4. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsglied (3) vorgesehen ist, das zum Umschalten der Kontaktarme an der Zugfeder (7) angreift und diese insbesondere in Bewegungsrichtung der Kontaktarme durchbiegt.

5. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktarme mit den Lagerpunkten in Lagerungen (16, 21) eines insbesondere U-förmigen, elektrisch leitenden Ankers (8) gehalten sind und daß das Betätigungsglied (3) im Anker (8) geführt ist.

6. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federaufhängungspunkte (22, 23) der Zugfeder (7) in den Kontaktarmen und die Lagerungen (16, 21) derselben im Anker (8) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß sich ein Umschaltpunkt für die Kontaktarme einstellt, sobald sich die durchgebogene Zugfeder (7) in Linie mit den Federaufhängungspunkten (22, 23) und den Lagerungen (16, 21) befindet.

7. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (3) einen seitlichen Arm (15) aufweist, der insbesondere nach Durchbiegung der Feder (7) durch das Betätigungsglied (3) an einem der freien Enden der Kontaktarme zur Anlage kommt und durch den der entspre­ chende Kontaktarm bewegbar ist.

8. Schnappschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Arm (15) eine Aussparung (25) aufweist, in die die Feder (7) bei Bewegung des Betätigungsgliedes (3) eintauchen kann.