DE4416066A1

DE4416066A1 - Schalterbetätigungseinheit

Info

Publication number: DE4416066A1
Application number: DE4416066A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Arnold
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1995-10-26
Also published as: US5579899A; EP0678884A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalterbetätigungseinheit mit einer mechanischen Tasteinrichtung und elektrischen oder elektromechanischen Grenzlagenschaltern gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie elektrische Hubachsen und druckmittelbetriebene Arbeitszylinder mit einer derartigen Schalterbetätigungseinheit.

Eine Schalterbetätigungseinheit der gattungsgemäßen Art ist aus der DE-AS 25 11 603 bekannt. Die dort gezeigte Schalterbetätigungseinheit ist für eine angetriebene Welle, insbesondere für eine Gewindespindel angegeben. Dabei sind die Grenzlagenschalter an den beiden gegenüberliegenden Enden der Gewindespindel angeordnet. Die Gewindespindel selbst weist ein Betätigungselement auf, welches über ein auf der Gewindespindel laufendes Gewinde verfügt.

Durch Drehung der Gewindespindel bewegt sich dieses Betätigungselement je nach Drehrichtung auf die eine oder andere der beiden möglichen Grenzlagen bzw. Endlagen zu. Wird diese erreicht, so werden die Schalter in den Endlagen betätigt und der Antrieb der Gewindespindel abgeschaltet. Nachteilig ist bei einer Einrichtung dieser Art, daß die Endlagenschalter direkt an den Endlagen angebracht werden müssen und das Betätigungselement von den Schaltern unabhängig sich in Richtung auf den einen oder anderen Schalter hinzubewegt. Dadurch wird es notwendig, die Schalter entsprechend zu verdrahten. Werden Endlagenbetätigungen dieser Art nachgerüstet, so bereitet das Verlegen der Kabel auf sich bewegenden Anlagenelementen zum einen Befestigungsprobleme und zum anderen entsteht die Gefahr, daß die Kabel durch sich bewegende Anlagenelemente verletzt werden können. In dieser im Stand der Technik gezeigten Ausführungsform ergibt sich außerdem, daß eine sichere Befestigung der Schalter lediglich in den Endlagen erfolgen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Schalterbetätigungseinheit zu schaffen, die einfach nachrüstbar und sowohl mechanisch als auch elektrisch geschützt angeordnet ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Schalterbetätigungseinheit der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Tasteinrichtung mit den Schaltern baulich ist derart zusammengefaßt, daß die Tasteinrichtung mit den Schaltern mitbewegbar ist und der oder die Schalter in mindestens zwei End- oder Grenzlagen über einen gemeinsamen Betätigungsstößel betätigbar ist bzw. sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Hinsichtlich der Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Schalterbetätigungseinheit ist diese erfindungsgemäß auf Kurzhubachsen und druckmittelbetriebene Arbeitszylinder gerichtet.

Kern der Erfindung ist, daß gegenüber dem Stand der Technik die Tasteinrichtung mit den Schaltern baulich zusammengefaßt ist, und im Betrieb beispielsweise bei der Verwendung bei einem Druckmittelzylinder zwischen den abzufragenden Endlagen gemeinsam mitbewegt werden. Es entfällt dabei, die Schalter an den abzufragenden Endpositionen oder Grenzlagen anzuordnen, wodurch auch eine entsprechende Kabelführung entfällt. Die Schalter sowie die Tasteinrichtung werden beispielsweise mit dem Schlitten eines druckmittelbetriebenen Arbeitszylinders zusammen bewegt. Die einstellbaren Nocken von denen eine Mehrzahl auf dem Betätigungsstößel vorgesehen sind, ergeben in den Endlagen nicht nur die Betätigung eines der beiden für diese Endlage zuständigen Endschalters, sondern ermöglicht es, daß bei Anfahren einer Endlage eine chronologische Tastfolge entsteht. Hierüber entscheidet im übrigen auch dasjenige mechanische Kriterium mit, wieweit das entsprechende Betätigungsstößelende aus dem Gehäuse herausragt, und somit den möglichen Betätigungsweg bildet. Dieser Betätigungsweg steht dann in Beziehung mit den Abständen der innerhalb des Gehäuses auf dem Betätigungsstößel einstellbaren Nocken. So kann beispielsweise, was für druckmittelbetriebene Arbeitszylinder hierbei von bedeutendem Vorteil ist, vor Erreichen einer absoluten Endlage eine Vorendlage ermittelt werden, bei dem beispielsweise der Kolben zur gedämpften Abbremsung kurzzeitig umgesteuert wird, so lange, bis die absolute Endlage erreicht wird.

Gleiches gilt für elektrisch bzw. elektromechanische betriebene Achsen bzw. Kurzhubachsen.

Die Verwendung eines einzigen gemeinsamen Betätigungsstößels für beide Endlagen ist ermöglicht dadurch, daß der Betätigungsstößel aus zwei Betätigungsstößelelementen besteht, welche teleskopartig ineinandergeschoben sind. Hierbei werden sie über eine Druckfeder entsprechend voneinander gedrückt. Eingespannt sind die beiden Betätigungsstößelelemente innerhalb des Gehäuses durch Sprengringe die an der jeweiligen Innenwand des Gehäuses anliegen. Das jeweilige Betätigungsstößelelement ragt dabei durch eine Öffnung im Gehäuse aus demselben entsprechend weit heraus.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Kurzhubachse mit Schalterbetätigungseinheit

Fig. 2 Arbeitszylinder mit Schalterbetätigungseinheit

In Fig. 1 ist beispielhaft eine elektrisch betriebene Kurzhubachse dargestellt. Hierbei ist eine obere Flanschplatte 1 und eine untere Flanschplatte 8 vorgesehen. Beide Flanschplatten sind über ein Verbindungselement 9 miteinander verbunden. Diese kann bei einer Kurzhubachse dieser Art beispielsweise eine Zahnstange enthalten. Es ist jedoch auch möglich, daß zusätzlich zum Verbindungselement 9 ein Zahnriemen 50 zwischen oberer Flanschplatte 1 und unterer Flanschplatte 2 eingespannt ist. Des weiteren ist ein Antriebsgehäuse 10 vorgesehen, welche den Antrieb trägt, und sich relativ zu den Flanschplatten bei entsprechend elektrischer Betätigung der Antriebseinrichtung 40 bewegt.

Der Zahnriemen 50 wird über die Rollen 30 und 31 eingezogen und in entsprechend dargestellter Weise über das Antriebsrad 40 geführt. An dem Antriebsgehäuse 10 ist ein Schaltergehäuse 20 vorgesehen. Innerhalb dieses Schaltergehäuses ist die Schalterbetätigungseinheit in entsprechend dargestellter Weise angeordnet. Der Betätigungsstößel besteht hier aus zwei Betätigungsstößelelementen 2 und 7. Diese ragen an den Enden ein entsprechendes Stück weit aus dem Gehäuse 20 heraus. Hierzu sind Öffnungen 21 und 22 im Schaltergehäuse 20 vorgesehen. Die beiden Betätigungsstößelelemente sind teleskopartig ineinandergeführt und über die Druckfeder 3 werden die beiden Betätigungsstößelelemente unter Federkraft auf Arbeitsabstand gehalten. Um den Betätigungsstößel in dargestellter Weise innerhalb des Gehäuses einzuspannen, sind Sprengringe 23 und 24 vorgesehen. Hierbei ist jedes der beiden Betätigungsstößelelemente jeweils mit einem Sprengring versehen. Die beiden Betätigungsstößelelemente sind im Bereich der Druckfeder 3 so weit zusammenschiebbar, daß sowohl das obere Betätigungsstößelelement 2 als auch das untere Betätigungsstößelelement 7 vollständig in das Gehäuse eingeschoben werden kann. Mit anderen Worten heißt dies, daß die teleskopartige Ausbildung und die Position der Druckfeder 5 maximal gestatten muß, daß gleichzeitig beide Betätigungsstößelelemente 2 und 7 gemeinsam ins Gehäuse eingeschoben werden können. Diese Tatsache kann interessant sein für Hubachsen mit extrem kurzen Hub bei denen das Betätigungsstößelelement in jeder Position des Antriebsgehäuses in irgendeiner Weise an einer oder an beiden Flanschplatten anliegt. Das obere Betätigungsstößelelement 2 ist an der Vorderkante des weiteren mit einer Fase 4 versehen, die ebenfalls die Funktion einer Schaltnocke übernehmen kann. Des weiteren sind verschiebbare und fixierbare Schaltnocken 5 und 6 vorgesehen, welche entlang dem unteren Betätigungsstößelelement 7 verschiebbar und auf demselben fixierbar sind. Die beiden Schalter S1 und S2 sind hinsichtlich ihrer Betätigungspunkte parallel zur Betätigungsrichtung des Betätigungsstößels 2, 7 angeordnet.

Bei einer Hubachse dieser Art ergibt sich die folgende Funktion.

Funktionsweise

Die in Fig. 1 dargestellte Hubachse kann in zweifacher Weise eingesetzt werden. Entweder ist das Antriebsgehäuse 10 fest montiert und die obere sowie die untere Flanschplatte bewegen sich gemeinsam und auf denselben sind zu bewegende Anlagenelemente befestigt. Eine zweite Funktionsweise wäre die, daß die Hubachse an der oberen und/oder der unteren Flanschplatte innerhalb einer Anlage oder an einer Anlage befestigt ist, bzw. sind, und am Antriebsgehäuse 10 das entsprechend zu bewegende Anlagenelement befestigt ist. In beiden Fällen entstehen die gleichen Relativbewegungen der Kurzhubachse selbst. Hierbei sind nun die Schaltpunkte derart eingestellt, daß folgende drei Fälle entstehen.

1. Referenzfahrt

Die untere Flanschplatte 8 fährt nach oben und drückt über das Betätigungsstößelelement 7 und die Schaltnocke 6 auf den Schalter S2 wodurch zum Beispiel ein Referenzsignal gegeben wird.

2. Endlage 1 (von unten)

Die untere Flanschplatte 8 fährt nach oben und die Tasteinrichtung fährt über Schalter S2 hinweg in die Endlage und drückt über das Betätigungsstößelelement 7 und die Schaltnocke 5 auf den Schalter S1, wodurch zum Beispiel ein Not-Aus-Kreis unterbrochen wird.

3. Endlage 2 (von oben)

Die obere Flanschplatte 1 fährt nach unten und drückt über das Betätigungsstößelelement 2 mit der Phase 4 ebenfalls auf Schalter S1, wodurch zum Beispiel wieder der Not-Aus-Kreis unterbrochen wird.

Allgemein gilt somit somit, daß beide Betätigungsstößelelemente 2 und 7 über die Druckfeder 3 in ihrer Grundstellung gehalten werden. Die Schaltpunkte werden mit den Schaltnocken 5 und 6 eingestellt.

Analog läßt sich die Einrichtung auch auf einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder beispielsweise einen kolbenstangenlosen Zugbandzylinder wie in Fig. 2 anwenden. Das in Fig. 1 dargestellte Antriebsgehäuse 10 ist in Fig. 2 analog der außen am Zylinderrohr geführte Schlitten 100. An diesem Schlitten ist das Schaltergehäuse 20 in entsprechender Weise angeordnet und an den Endlagen, d. h. an den Zylinderdeckeln wären entsprechende Anschläge vorzusehen. Beide Verwendungen, d. h. sowohl die Verwendung bei einer elektrischen Kurzhubachse, als auch bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder ergeben die oben dargestellten Vorteile und Funktionsweise in entsprechend analoger Weise. Die Schalterbetätigungseinrichtung ist somit universell einsetzbar, sie ist nachrüstbar, und es entstehen bei der Verkabelung der Endlagenschalter keine zusätzlichen Kabel. Die Schalter S1 und S2 können zu einer externen Steuereinheit beispielsweise über auf dem Verbindungselement 9 angeordnete Schleifkontakte elektrisch nach außen verbunden sein. Die Kabelführung kann dabei immer so ausgelegt sein, daß ausschließlich am feststehenden Anlagenteil die Kabel herausgeführt werden, und diese somit nicht in Bruch- oder Beschädigungsgefahr sind.

Claims

1. Schalterbetätigungseinheit mit mindestens einem elektrischen oder elektromechanischen Grenzlagenschalter, welcher über eine mechanische Tasteinrichtung betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß Tasteinrichtung (2, . . ., 7) und Schalter (S1, S2) baulich zusammengefaßt sind, und der bzw. die Schalter in mindestens zwei Grenzlagen über einen gemeinsamen Betätigungsstößel (2, 7) betätigbar ist bzw. sind.

2. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungsstößel der Tasteinrichtung aus zwei relativ zueinander verschiebbaren teleskopartig ineinanderschiebbaren Betätigungsstößelelementen (2, 7) besteht.

3. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bauliche Zusammenfassung der Schalter (S1, S2) und der Tasteinrichtung innerhalb eines Schaltergehäuses (20) erfolgt, in dem die Schalter (S1, S2) angeordnet sind, und an gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Betätigungsstößelelement (2, 7), des Betätigungsstößels aus dem Schaltergehäuse (20) herausragt.

4. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Betätigungsstößelelemente (2, 7) über eine Druckfeder (3) verbunden sind, und innerhalb des Schaltergehäuses (20) die beiden Betätigungsstößelelemente (2, 7) jeweils an der Öffnung (21, 22) an der sie nach außen treten über Haltemittel (23, 24) eingespannt sind.

5. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteelemente (23, 24) als Sprengringe ausgebildet sind.

6. Schalterbetätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einem der beiden Betätigungsstößelelemente (2, 7) verschieb- und fixierbare Nocken (5, 6) angeordnet sind.

7. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Grenzlagenschalter (51, 52) vorgesehen sind, die bezüglich der Betätigungsrichtung des Betätigungsstößels parallel aneinandergereiht sind.

8. Schalterbetätigungseinheit nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lage der Nocken (5, 6) auf mindestens einem der beiden Betätigungsstößelelemente (2, 7) derart zueinander positionierbar ist, daß bei Erreichen mindestens einer Endlage in chronologischer Abfolge mehr als einer der Schalter (S1, S2) betätigbar ist.

9. Schalterbetätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalterbetätigungseinheit des weiteren mit elektrischen oder elektronischen Mitteln verfügbar ist, über welche aus der chronologischen Tastfolge der Schalter (S1, S2) die Richtung ermittelt werden kann, aus welcher die entsprechende Grenzlage angefahren ist.

10. Elektrische Hubachse, insbesondere Kurzhubachse mit einer Schalterbetätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

11. Druckmittelbetriebene Arbeitszylinder mit einer Schalterbetätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.