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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Schalteraufbauten, und insbesondere betrifft
sie einen zuverlässigen
Kontaktblock mit Doppelunterbrechungsspannstück.
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Elektrische
Schalter, wie etwa Druckschalter oder Drehschalter und dergleichen,
die zur Steuerung industrieller Einrichtungen verwendet werden, werden
typischerweise auf einer Fronttafel eines Gehäuses derart angebracht, dass
der Manipulationsabschnitt des Schalters (als das "Drucktastenbetätigungsorgan" bezeichnet) aus
der Vorderseite des Gehäuses
heraussteht und dort zugänglich
ist.
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Für einen
Drucktastenschalter kann ein Loch ausreichenden Durchmessers in
das Gehäuse
gestanzt sein, um den Gewindeabschnitt des Betätigungsorgans aufzunehmen.
Der Gewindeabschnitt wird durch das Loch eingeführt und an der Tafel mit einer
Gewindehaltemutter festgelegt. Die Tafel kommt dadurch zwischen
dem Betätigungsorgan
und der Haltemutter sandwichartig zu liegen.
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Ein
Sperraufbau ist auf einem Ende des Betätigungsorgans angebracht, das
in der Tafel vorsteht, und ein Kontaktblock oder mehrere Kontaktblöcke ist
bzw. sind auf der anderen Seite des Sperraufbaus angebracht. Die
Kontaktblöcke
sind elektrisch mit der Schaltung oder den Schaltungen verbunden, den
bzw. die der Schalter kontrollieren soll.
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Kontaktblöcke enthalten
typischerweise Gehäuse,
die normalerweise offene und/oder normalerweise geschlossene Kontakte enthalten.
Ein normalerweise offener Kontakt kann beispielsweise dann verwendet
werden, wenn ein Nutzer wünscht,
eine spezifizierte Funktion durch Betätigung des Betätigungsorgans
zu aktivieren, wodurch der normalerweise offene Kontakt geschlossen
wird. Wenn der Betätigungsorganschalter
deaktiviert wird, kehrt ein Tauchkolben in seine normale Stellung
zurück,
wodurch der normalerweise offene Kontakt geöffnet wird und die gesteuerte
Funktion beendet wird.
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Ein
normalerweise geschlossener Kontakt kann verwendet werden, wenn
ein Nutzer wünscht, eine
ablaufende Funktion zu stoppen. Ein übliches Beispiel eines normalerweise
geschlossenen Kontakts ist eine Notfallstopp-(E-Stop)Funktion, die
aktiviert wird, wenn der Nutzer wünscht, die gesteuerte Funktion
auf Grund beispielsweise einer Fehlfunktion im Prozess oder Ablauf
einer Situation sofort zu beenden, der bzw. die eine Beschädigung an
der Produktstraße
oder einer arbeitenden Anlage hervorrufen kann. Wenn in dieser Situation
das Schalterbetätigungsorgan
betätigt
wird, öffnet
der normalerweise geschlossene Kontakt und bleibt offen, bis die
Bedienperson ihn in seinen normalen Zustand rückgeführt hat, wodurch der normalerweise
geschlossene Kontakt geschlossen und die gesteuerte Funktion wieder
aufgenommen wird.
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In 1 ist
ein herkömmlicher
Schalter 20 gezeigt, der ein Spannstück 21 aufweist, das über einem
Paar von Kontaktplatten 24 angeordnet ist. Bei dem Spannstück 21 handelt
es sich um ein Doppelunterbrechungsspannstück, was heißt, dass beide äußeren Enden 22 mit
einer Kontaktplatte 24 derart im Eingriff stehen, dass
der Stromkreis unterbrochen wird, wenn jedes äußere Ende außer Eingriff
von der entsprechenden Kontaktplatte kommt. Insbesondere fluchtet
jede Kontaktplatte mit einem Außenende 22 des
Spannstücks 21.
Das Spannstück 21 und
die Kontaktplatten 24 sind so gestaltet, dass sie in einem (nicht
gezeigten) Kontaktblock in der üblichen,
dargestellten Ausrichtung installiert sind. Ein Schalterbetätigungsorgan,
beispielsweise in Gestalt einer Drucktaste, kann (bei einem normalerweise
offenen Schalter) gedrückt
werden, um das Spannstück 21 nach unten
in Richtung des Pfeils A vorzuspannen, bis die Außenenden 22 mit
den entsprechenden Kontaktplatten 24 in Eingriff gelangen,
um eine kontrollierte bzw. gesteuerte Funktion auszuführen. Ein
Kontakt 26 liegt in Form einer leitfähigen Noppe vor, die von jeder
Kontaktplatte 24 nach oben vorsteht sowie in Richtung eines
entsprechenden Außenendes 22,
um eine Kontaktstelle zwischen dem Spannstück 21 und den Kontaktplatten 24 bereitzustellen,
wenn der Schalter 20 geschlossen ist. Die Drucktaste wird
freigegeben, damit das Spannstück 21 weg
von den Kontaktplatten 24 unter einer Federkraft entlang
eines Pfeils B nach oben verrückt
werden kann, um die Außenenden 22 außer Eingriff
mit den Kontaktblöcken 24 zu
bringen, wenn ein Betrieb der gesteuerten Funktion nicht mehr fortgesetzt
werden soll. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Ansammlung
einer nicht leitfähigen
Masse (wie etwa Schmutz, Staub und dergleichen) zwischen dem Kontakt 26 und
Außenenden 22 des
Spannstücks
gelangen kann, wodurch Strom daran gehindert wird, durch den geschlossenen
Schalter 20 zu fließen.
Eine elektrische Leitung zwischen den Kontaktplatten 24 wurde
dadurch in dem herkömmlichen
Schalter 20 nicht zuverlässig hergestellt.
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Wie
in 2 gezeigt, spricht sich ein herkömmlicher
Schalter 28 auf das Vorliegen eines Potentials nicht leitfähiger Massen
an, die die Zuverlässigkeit
des in 1 gezeigten Schalters beeinträchtigen können. Insbesondere umfasst
der Schalter 28 ein Spannstück 30 mit einem Schlitz 32,
der sich in Längsrichtung
teilweise durch jedes Außenende 34 er streckt,
um ein Paar von gegabelten Fingern 36a und 36b an
jedem Ende bereitzustellen. Jeder Finger 36 ist unabhängig vertikal
flexibel bzw. biegbar in Bezug auf das Spannstück 30 und stellt dadurch
einen redundanten Kontakt bereit, der mit einer flachen Kontaktplatte
38 im Eingriff steht. Ein (nicht gezeigter) Kontakt steht nach unten
von der Unterseite von jedem Finger 36 in Richtung auf
die Kontaktplatte 38 vor. Wenn demnach eine nicht leitende
Masse zwischen einem der Kontakte (beispielsweise einem Finger 36a)
und die Kontaktplatte 38 gelangen sollte und den entsprechenden
Finger 36 darin hindern würde, elektrischen Kontakt mit
der Platte aufzunehmen, steht der Kontakt entsprechend dem benachbarten
Finger 36b weiterhin im Eingriff mit der Kontaktplatte 38,
damit Strom durch das Spannstück 30 fließen kann.
Wenn der Schalter 28 geöffnet
wird, wird jedoch häufig
ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Kontaktplatte 38 und
dem zuletzt genannten Finger 36 erzeugt, um diesen von
der Platte 38 zu trennen. Da die gegabelten Finger 36 eine
verringerte Masse relativ zum Außenende 34 besitzen,
neigen die Finger dazu, zu schmelzen oder anderweitig in Reaktion
auf durch den Lichtbogen erzeugte Wärme auszufallen.
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Es
besteht deshalb ein Bedarf an einem Schalter, der in einem Kontaktblock
verwendbar ist und Redundanz bereitstellt, ohne die strukturelle
Integrität
der Schalterbestandteile während
des Gebrauchs zu beeinträchtigen.
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Die
Druckschrift
GB 1204396 offenbart
eine Vorrichtung in Übereinstimmung
mit den Oberbegriffen der Ansprüche
1 und 8.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt wird ein Schalter bereitgestellt, der in einem Kontaktblock
installiert werden kann, der mit einem Drucktastenbetätigungsorgan über einen
Sperraufbau im Eingriff steht. Der Schalter umfasst einen ein erstes
und ein zweites Ende festlegenden Kontakt. Das erste Ende ist mit
einer externen Vorrichtung verbunden, die durch den Schalter gesteuert
ist. Eine erste und eine zweite Noppe erstrecken sich nach außen ausgehend
vom zweiten Ende. Ein sich lateral erstreckendes leitfähiges Spannstück besitzt
einen Körper,
der mit einem Außenende
verbunden ist, das mit den ersten und zweiten Noppen von jedem zweiten
Ende ausgerichtet ist bzw. fluchtet. Ein Stromkreis wird gebildet, wenn
das Spannstück
elektrisch mit dem zweiten Ende verbunden ist. Die Außenenden
des Spannstücks
sind breiter als der zentrale Abschnitt, um dem Spannstück torsionsmäßige Nachgiebigkeit
zu verleihen.
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Diese
sowie weitere Aspekte der Erfindung sind nicht dazu bestimmt, den
Schutzumfang der Erfindung festzulegen, für welchem Zweck die Ansprüche heranzuziehen
sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die anliegenden
Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil von ihnen bilden, und
in denen illustrativ und nicht beschränkend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel legt nicht den Umfang
der Erfindung fest, zu welchem Zweck auf die Ansprüche Bezug
zu nehmen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den anliegenden Zeichnungen gezeigt, in denen
gleiche Bezugsziffern durchgehend gleiche Elemente bezeichnen; in
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Spannstückabschnitts eines Steuerblocks,
der in Übereinstimmung
mit den herkömmlichen
Techniken aufgebaut ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines weiteren Spannstückabschnitts eines Steuerblocks, der
in Übereinstimmung
mit herkömmlichen
Techniken aufgebaut ist;
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3 eine
Seitenaufrissansicht eines Schalteraufbaus, der in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform
aufgebaut ist, wobei ein Teil des Steuerblocks aufgeschnitten ist,
und wobei sich der Steuerblock in einer offenen Stellung befindet;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Spannstückabschnitts des Kontaktblocks
von 3;
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5 eine
Seitenaufrissansicht ähnlich
wie 3, wobei sich der Kontaktblock jedoch in geschlossener
Stellung befindet;
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6 eine
aufgeschnittene Seitenaufrissansicht des Kontaktblocks entlang der
Linie 6-6 von 3;
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7 eine
aufgeschnittene Seitenaufrissansicht des Kontaktblocks entlang der
Linie 7-7 von 6;
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8 eine
aufgeschnittene Seitenaufrissansicht des Kontaktblocks entlang der
Linie 8-8 von 6, wobei eine nicht leitfähige Masse
zwischen einer der Kontaktstellen vorliegt;
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9 eine
aufgeschnittene Seitenaufrissansicht eines Paars von Kontaktblöcken, die
vertikal übereinander
angeordnet sind, um in Tandemweise zu arbeiten; und
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10 eine
aufgeschnittene Seitenaufrissansicht von mehreren Kontaktblöcken, die
direkt mit einer Drucktaste verbunden sind, um in Tandemweise zu
arbeiten.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
in 3 und 6 gezeigt, ist ein Kontaktblock 52 mit
einem Schalterbetätigungsorgan 54 über einen
Sperraufbau 50 lösbar
verbunden. Insbesondere umfasst der Kontaktblock 52 ein
allgemein rechteckiges Gehäuse 56,
das mit einem Paar oberer Flansche 58 verbunden ist, die
sich ausgehend vom Gehäuse
nach oben und einwärts
erstrecken, um einen Anschlag bereitzustellen, der mit Passflanschen 60 im
Eingriff steht, die sich ausgehend vom Sperraufbau 50 nach
unten erstrecken. Der Sperraufbau 50 umfasst einen drehbaren
Kragen bzw. Drehkragen 61, der lösbar im Eingriff mit der zylindrischen Welle 62 eines
Schalterbetätigungsorgans 54 mit dem
Sperraufbau 50 steht. Ein Beispiel eines derartigen Sperraufbaus
ist im US-Patent
Nr. 6376785 mit dem Titel "Lösbarer Sperraufbau
für einen
elektrischen Schalter" erläutert. Eine
Freigabelasche 64 erstreckt sich auswärts ausgehend von einem der
Flansche 58, der dazu konfiguriert ist, mit dem Kopf eines Schraubendrehers
beispielsweise in Eingriff zu gelangen, wenn es erwünscht ist,
den Flansch 58 außer Eingriff
von dem Flansch 60 zu ziehen, um den Kontaktblock 52 vom
Sperraufbau 50 zu trennen.
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Das
Schalterbetätigungsorgan 54 umfasst eine
Drucktaste 66, die an einem Kopf 68 an einem Ende
der zylindrischen Welle 62 angeordnet ist. Die Drucktaste 66 ist
an einem Schaft 70 angebracht, der sich axial durch die
Welle 62 erstreckt, um die Aktion der Drucktaste 66 auf
einen Tauchkolben 72 in dem Kontaktblock 52 zu
kommunizieren. Eine Flachmaterialtafel 74, die bevorzugt
aus Metallblech besteht, weist einen (nicht gezeigten) Halter auf,
der die Welle 62 aufnimmt, so dass sich die Drucktaste 66 von
der Außenseite
der Tafel 74 erstreckt und der Kontaktblock 52 sich
einwärts
ausgehend von der Innenseite einer Tafel 74 erstreckt.
Außengewinde 76 sind
auf einem Abschnitt der Welle 62 gebildet, der das Loch in
der Tafel 74 durchsetzt. Der Kopf 68, der auf
der Außenseite
der Tafel 74 verbleibt, wenn die Welle 62 in das
Loch eingeführt
ist, wird gegen die Tafel durch eine über der Welle innerhalb der
Tafel angeordnete Rückhaltemutter 78 gezogen
und auf den Gewinden 76 festgezogen. Die Tafel kommt dadurch
sandwichartig zwischen der Mutter 78 und einer Innenseite
des Kopfs 68 zu liegen.
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Während die
Drucktaste 66 und der Sperraufbau 50 erläutert worden
sind, wird bemerkt, dass eine beliebige geeignete Vorrichtung zum
Verbinden des Schalterbetätigungsorgans 54 mit
einem Kontaktblock 52 verwendet werden kann, so dass die
Betätigung
des Schalterbetätigungsorgans
ihrerseits den Kontaktblocktauchkolben betätigt.
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Das
Gehäuse 56 des
Kontaktblocks 52 hält einen
Schalteraufbau 55, der sich in einer normalerweise offenen
Stellung befindet. Das Gehäuse 56 umfasst
gegenüberliegende
vordere und hintere Wände 80,
die an ihren Außenenden
mit Seitenwänden 82 verbunden
sind. Die Wände 80 und 82 sind
an ihren unteren Enden mit einer Basis 83 verbunden, und
sie sind an ihren oberen Enden mit einer oberen Wand 85 verbunden.
Ein Paar von Kontaktaufbauten 84 ist an jedem seitlichen
Ende der Wände 80 gebildet
und diese sind durch eine zentral angeordnete, sich axial erstreckende
Säule 86 getrennt,
die einen Leerraum umfasst, der zwischen den Wänden 80 benachbarter
Kontaktaufbauten 84 zu liegen kommt.
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Es
wird bemerkt, dass der Begriff "axial", wie er vorliegend
verwendet wird, synonym ist zu "vertikal" und eine Richtung
zwischen dem Kontaktblock 52 und der Drucktaste 66 festlegt.
Der Begriff "lateral" bzw. "seitlich", wird vorliegend
verwendet, um eine Richtung senkrecht zu den Seitenwänden 82 festzulegen.
Der Begriff "quer" wird vorliegend
verwendet, um eine Richtung festzulegen, die sich senkrecht zu den
vorderen und hinteren Wänden 80 erstreckt.
Diese Richtungsbegriffe werden aus Klarheits- und Einfachheitsgründen verwendet.
Die Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf
diese Richtungen beschränkt.
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Jeder
Kontaktaufbau 84 umfasst eine untere Haltewand 88,
die sich aufwärts
ausgehend von der Basis 83 parallel zu Seitenwänden 82 um
eine Distanz einwärts
der Seitenwände 82 erstreckt.
Das obere Ende 90 jeder Haltewand 88 stellt einen
Sitz für
ein Innenende 92 einer elektrisch leitenden Platte 93 bereit.
Ein Paar entsprechender unterer Führungswände 94 erstreckt sich
aufwärts
ausgehend von der Basis 83 um eine Distanz, die kleiner
ist als die untere Haltewand 88, und es ist mit der benachbarten
unteren Haltewand 88 über
eine Querstange bzw. Kreuzstange 96 verbunden, um strukturelle
Integrität
zu gewährleisten.
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Ein
paar oberer Haltewände 98 erstreckt
sich abwärts
ausgehend von der oberen Wand 85 parallel zu den Seitenwänden 82 um
eine Distanz einwärts der
Seitenwände 82.
Das untere Ende von jeder oberen Haltewand 98 ist mit einer
Haltewand 100 verbunden, die sich lateral auswärts zu der
entsprechenden Seitenwand 82 erstreckt. Ein Paar entsprechender
oberer Führungswände 102 erstreckt
sich abwärts
ausgehend von der oberen Wand 85 um eine Distanz, die kleiner
ist als die oberen Haltewände 98, und
es ist mit der benachbarten oberen Haltewand 98 über eine
Kreuzstange bzw. Querstange 104 verbunden, um strukturelle
Integrität
zu gewährleisten.
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Eine
gewinkelte Wand 107 ist mit der Grenzfläche 106 der Haltewand 100 und
einer der Seitenwände 82 verbunden.
Die Wand 107 erstreckt sich allgemein aufwärts und
daraufhin allgemein einwärts und
ist mit dem oberen Ende der entsprechenden oberen Haltewand 98 verbunden,
um eine strukturelle Abstützung
für die
Freigabelasche 64 bereitzustellen. Insbesondere stellt
die Grenzfläche 106 ein
Gelenk bereit, das die entsprechende Seitenwand 82 in die
Lage versetzt, einwärts
auszubiegen, wenn die Freigabelasche 64 in Eingriff genommen
ist.
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Jede
Haltewand bzw. Halterungswand 100 legt einen Durchbruch 108 fest,
der sich durch die Wand 100 in einer Richtung senkrecht
zur Wand 100 erstreckt. Jede elektrisch leitende Platte 93 legt
ein Außenende 110 fest,
das sich entlang der Unterseite der Halterungswand 100 erstreckt.
Ein zylindrischer Flansch 112 erstreckt sich allgemein
aufwärts
ausgehend vom Außenende 110 sowie
in den Durchbruch 108 hinein. Der Flansch 112 legt
eine Innengewindebohrung fest. Der Flansch 112 nimmt eine
Schraube 114 mit einem mittleren Gewindeabschnitt 116,
einem unteren Gewindeabschnitt 120 proximal dem Gewindevorderende
und einen oberen Gewindeabschnitt 118 proximal dem Schraubenkopf
auf.
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Ein
V-förmiger
leitender elektrischer Verbinder 122 umfasst erste und
zweite Wände 124,
die an einem Scheitel verbunden sind, dessen konkave Oberfläche zur
Platte 93 weist. Der Scheitel 124 nimmt den oberen,
gewindefreien Abschnitt 118 der Schraube 114 auf,
die einen geringen Durchmesser als den Außendurchmesser der Gewinde 116 aufweist.
Der Flansch 112 nimmt den Gewindeabschnitt 116 auf,
so dass sich der untere, gewindefreie Abschnitt 120 über den
Flansch 112 hinaus erstreckt. Die Schraube 114 kann
im Uhrzeigersinn gedreht werden, um den Verbinder 122 an
der Platte 93 zu verspannen bzw. festzulegen, oder entgegen
dem Uhrzeigersinn, um den Verbinder 122 von der Platte 93 weg
zu verrücken.
Eine elektrische Leitung kommt zwischen jedem Verbinder 122 und
der Platte 93 vor der Festlegung des entsprechenden Verbinders
an der Platte zu liegen. Der Verbinder bzw. Anschluss 122 ist
zu groß bemessen,
um durch einen Spalt 125 zu passen, der zwischen dem unteren
Ende der Seitenwand 82 und der unteren Haltewand 88 zu
liegen kommt. Gewindefreie Abschnitte 120 und 118 sind um
eine ausreichend Distanz voneinander derart beabstandet, dass dann,
wenn die Schraube 114 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht
wird, bis die Gewinde 116 vom Flansch 112 ab-
bzw. ausrücken,
der Verbinder 122 über
dem Spalt 125 zu liegen kommt. Die mechanische Grenzfläche zwischen
den Gewinden 116 und dem Verbinder 122 in Verbindung
mit der Grenzfläche
zwischen dem Verbinder und dem Spalt 125 verhindern, dass
die Schraube 114 vollständig von
dem Kontaktblock 52 freikommt.
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Die
Säule 86 ist
durch ein Gehäuse 130 aufgenommen,
das ein elektrisch leitendes, sich seitlich erstreckendes Spannstück 126 trägt, das
in Kombination mit Innenenden 92 von Platten 93 einen
normalerweise offenen Schalter 133 bereitstellt. Unter zusätzlichem
Bezug auf 4 legt das Spannstück 126 seitliche
Außenenden 127 fest,
die entsprechende Unterseiten 129 aufweisen, die mit Oberseiten 95 von
Innenenden 92 im Eingriff stehen. Ein Paar von domförmigen,
leitenden Noppen (elektrische Kontakte) 99 und 101 stehen
von den Enden 92 nach oben vor und werden in Querrichtung
zur Flucht gebracht, um redundante Kontaktpunkte für das Spannstück 126 bereitzustellen.
Die Noppen 99 und 101 sind bevorzugt integral
mit den Enden 92 gebildet. Das Spannstück 126 ist üblicherweise
aus Kupfer hergestellt. Die Unterseiten 129 der oberen
Enden 127 umfassen jedoch eine Silberbeschichtung 131,
um den elektrischen Kontakt mit den Noppen 99 und 101 zu verstärken. Silber
hat sich als elektrisch ausreichend leitend erwiesen, um Wärmeableitung
an den Außenenden 127 der
Spannstücke
zu fördern,
beispielsweise dann, wenn ein Lichtbogen vorliegt. Es wird jedoch
bemerkt, dass das Spannstück 126 aus
einem beliebigen geeigneten Leiter hergestellt werden kann, und
dass die Außenenden
mit einem beliebigen geeigneten Leiter beschichtet sein können oder dass
die Beschichtung 131 sogar entfallen kann. Wenn die Beschichtung 131 vorgesehen
ist, besitzen die Außenenden 127 eine
größere vertikale
Dicke als der Rest des Spannstücks 126.
Das Spannstück 126 ist
bevorzugt torsionsmäßig nachgiebig,
wie nachfolgend näher
erläutert.
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Der
Tauchkolben 72 erstreckt sich nach oben ausgehend von der
oberen Wand 132 des Gehäuses 130.
Ein Paar von gegenüberliegenden
Seitenwänden 134 weisen
entsprechende proximale Enden 136 auf, die mit dem äußeren Querrändern 138 der
Wand 132 verbunden sind (siehe auch 10). Die
Seitenwände 134 erstrecken
sich nach unten ausgehend von der oberen Wand 132 und enden
in distalen Enden 140. Die distalen Enden 140 halten
einen Stopfen 142, der sich zwischen den Wänden 134 im Schnappeingriff
befinden kann. Die distalen Enden 140 der Wände 134 erstrecken
sich um eine geringe Distanz über
den Stopfen 142 hinaus nach unten und sie sind von einander
um eine Distanz getrennt, die geringfügig größer ist als die Dicke der Basis 83 in Querrichtung,
damit die Kontaktblöcke 52 vertikal übereinander
zu liegen kommen können,
wie nachfolgend näher
erläutert.
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Die
Oberseite 144 des Stopfens 142 stellt einen Sitz
für das
Spannstück 126 bereit.
Die lateralen bzw. seitlichen Außenenden jeder Wand 134 sind einwärts in Richtung
auf die gegenüberliegende Wand 134 gebördelt, um
Flansche 143 festzulegen. Die Flansche 143 stellen
eine Führung
für eine
obere Feder 145 bereit, die in dem Gehäuse 130 derart zu liegen
kommt, dass das obere Ende 146 der Feder 145 an
der Unterseite der oberen Wand 132 ruht, und das untere
Ende 148 der Feder 145 spannt das Spannstück 126 gegen
die Oberseite 144 des Stopfens 142 vor. Eine Bohrung 149 erstreckt
sich axial nach oben durch die Unterseite 146 des Stopfens 142.
Die Bohrung 149 erstreckt sich in Richtung auf, jedoch
nicht bis zu der Oberseite 144. Die Bohrung 149 ist
so bemessen, dass sie das obere Ende 150 einer unteren
Feder 152 aufnimmt, deren unteres Ende 154 sich
im Kontakt mit der Basis 83 des Kontaktblockgehäuses 56 befindet.
Die untere Feder 152 spannt dadurch das Gehäuse 130 nach
oben derart vor, dass der Tauchkolben 72 mit dem unteren
Ende des Schafts 70 in Eingriff gelangt und das Spannstück 126 außer Eingriff
mit den Platten 83 steht, wenn der Kontaktblock 52 und
das Stellorgan 54 anfänglich
in der Sperre bzw. der Verriegelung 50 installiert werden.
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Wie
zusätzlich
in 5 zu sehen, sind während des Betriebs elektrische
Leitungen, die einen Stromkreis zum Steuern einer Funktion eines
externen Geräts
(wie etwa ein Strom- oder Steuervorgang) bilden, mit dem Kontaktblock 52 über Schrauben 144 und
Verbinder bzw. Anschlüsse 122 verbunden.
Das Gehäuse 130 wird
daraufhin in der Säule 86 derart
installiert, dass sich das Spannstück 126 in einer normalerweise
offenen Konfiguration relativ zu den Platten 93 befindet.
Der Steuerblock 52 ist mit der Sperre 50 über die
Laschen 58 verbunden, und das Stellorgan 54 ist
mit der Sperre 50 in bekannter Weise verbunden. Wenn die
Drucktaste 66 gedrückt wird,
drückt
der Schaft 70 den Tauchkolben ein, der das Gehäuse 130 nach
unten entlang der Richtung des Pfeils D gegen die Kraft der unteren
Feder 152 verschiebt bzw. verrückt.
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Das
Spannstück 126,
das durch das Gehäuse 130 getragen
ist, wird dadurch nach unten vorgespannt, bis die Außenenden 127 mit
den Innenenden 92 der Platten 93 in Eingriff gelangen.
Vorteilhafterweise stellt die Feder 145 eine Nachgiebigkeit
derart bereit, dass das Gehäuse 130 weiterhin
nach unten gegen die Kraft der oberen Feder 145 vorgespannt werden
kann, die zusammengedrückt
wird, nachdem das Spannstück 126 in
Eingriff mit den Platten 93 gelangt. Die Feder 145 stellt
dadurch eine Kraft bereit, die das Spannstück 126 gegen die Platten 93 vorspannt.
Die Vorspannkraft der Feder 145 nimmt zu, wenn das Gehäuse 126 zunehmend
eingedrückt wird.
Die nach unten gerichtete Bewegung des Gehäuses 126 ist durch
die Hublänge
der Drucktaste 66 oder durch die Grenzfläche zwischen
der Unterseite 146 des Stopfens 142 und der Basis 83 begrenzt.
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Wie
in 4 gezeigt, ist der Schalter 133 derart
konfiguriert, dass er einen redundanten elektrischen Kontakt bereitstellt,
und derart dass er außerdem
einer Beeinträchtigung
auf Grund einer Lichtbogenbildung an der Grenzfläche zwischen den Außenenden 127 und
den Platten 93 widersteht, welche Lichtbogenbildung in
herkömmlichen
Schalteraufbauten auftritt. Insbesondere umfasst das Spannstück 126 einen
zentra len, sich seitlich bzw. lateral erstreckenden Balken 156,
der gegenüberliegende laterale
Außenenden 127 festlegt.
Jedes laterale Ende 127 weist gegenüberliegende, äußere Querenden 135 und 123 auf,
die mit den Noppen 99 und 101 vertikal fluchten.
Ein Paar von Vorsprüngen 158 erstreckt
sich quer auswärts
ausgehend von einem mittleren Abschnitt 160 eines Balkens 156 zu
einer Stelle proximal der Wände 134.
Die Vorsprünge 158 erstrecken
sich seitlich bzw. radial zwischen Flanschen, um die Stellung des
Spannstücks 126 zu
stabilisieren und um außerdem
Führungen
für eine
axiale Spannstückverrückung im
Gehäuse 130 bereitzustellen.
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Der
Balken 156 besitzt eine Breite (Querdicke) an Stellen 162 zwischen
den Vorsprüngen 158 und
den Außenenden 127,
die kleiner ist als die Breite der Enden 127. Die Enden 127 sind
dadurch T-förmig
in Bezug auf die Balkenabschnitte 162. Die Enden 127 erstrecken
sich außerdem
weiter in Querrichtung auswärts
als die Vorsprünge 158,
so dass der gesamte Balken 156 eine reduzierte Breite in
Bezug auf die Außenenden 127 besitzt.
Die Balkenstruktur zusammen mit der Tatsache, dass der Balken 156 aus
einem flexiblen Material besteht, versetzten den Balken 156 in
die Lage, während
des Betriebs torsionsmäßige Nachgiebigkeit
bereitzustellen.
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Wie
zusätzlich
in 7 und 8 gezeigt, kann eine nicht (elektrisch)
leitende Masse 161, wie etwa ein Schmutzfleck, Flusen und
dergleichen, zwischen einer der Noppen 99 und dem äußeren Querende 135 zu
liegen kommen. Ein elektrischer Kontakt ist dadurch zwischen dem
Spannstück 126 und der
Noppe 99 nicht erzielbar. In bisherigen, nicht torsionsmäßig nachgiebigen
Schaltern führt
die Masse 161 dazu, dass sich das benachbarte äußere Querende 123 in
einer angehobenen Stellung über
der und außer
Kontakt mit der entsprechenden Noppe 101 befindet. In derartigen
Vorrichtungen ist der Schalter nicht in der Lage, zu schließen, und
die Kontrolle über
die externe Vorrichtung geht verloren.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung besitzen die Abschnitte 162 des
Spannstücks 126 jedoch
eine verringerte Dicke in Querrichtung relativ zu den entsprechenden
lateralen Außenenden 127.
Außerdem
ist das Spannstück 126 aus einem
nachgiebigen Material hergestellt und besitzt verringerte axiale
Dicke (innerhalb des Bereichs von 0,25 mm). Wenn demnach ein äußeres Querende 135 in
Bezug auf die entsprechende Noppe 99 angehoben wird, wird
die Kraft der oberen Feder 145, die auf den mittleren Abschnitt 160 des
Spannstücks 126 einwirkt,
auf das andere äußere Querende 123 übertragen,
um das Ende 123 gegen die entsprechende Noppe 101 vorzuspannen.
Dadurch werden redundante Kontakte an jedem lateralen Außenende 127 zwischen
den äußeren Querenden 135 und 123 und den
Noppen 99 und 101 bereitgestellt. Die nicht leitende
Masse 161 beeinträchtigt
ferner nicht die Fähigkeit
des gegenüberliegenden
Außenends 127 des Spannstücks 126,
mit entsprechenden Noppen 99 und 101 in Kontakt
zu gelangen.
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Wenn
der Schalter 133 erneut geöffnet wird, kommt eines der äußeren Querenden 123 oder 135, wenn
auch nur für
eine kurze Zeitdauer, außer
Eingriff mit der entsprechenden Noppe vor dem anderen äußeren Querende.
Beispielsweise kann das Außenende 135 außer Eingriff
mit der Noppe 99 gelangen, bevor das Außenende 123 außer Eingriff
mit der Noppe 101 gelangt. Dadurch kann sich ein Lichtbogen
an der Grenzfläche
zwischen dem verbleibenden Ende 123 und der Noppe 101 bilden.
Die quer verlaufenden Außenenden 135 und 123 sind
nicht gegabelt, was jedoch bedeutet, dass das laterale Außenende 127 ein
massives Element ist, das beide quer verlaufenden Außenenden
enthält.
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Obwohl
am Außenende 123 ein
Lichtbogen auftreten kann, wenn der Schalter 133 geöffnet wird, versetzt
die vergrößerte thermische
Masse des lateralen Außenendes 127 das
Spannstück 126 in
die Lage, den Lichtbogen zu absorbieren, während seine strukturelle Integrität beibehalten
bleibt.
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Die
Redundanz der Gabelung in herkömmlichen
Spannstücken
ist damit ersetzt durch die Redundanz der torsionsmäßigen Nachgiebigkeit
in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Das Nichtvorliegen der Gabelung erlaubt
es, dass die gesamte Masse des Spannstücks am Öffnungs- und Schließvorgang
der Leitung teilnimmt, wodurch die ungünstigen thermischen Effekte
des Lichtbogens reduziert sind. Dies führt zu einer erhöhten Kontaktlebensdauer
und verhindert Kontaktschweißen.
Das Spannstück 126 bietet
dadurch dieselbe Kontaktzuverlässigkeit
wie ein gegabeltes Spannstück,
während
jedoch die strukturelle Zuverlässigkeit
im Hinblick auf Lichtbogenbildung im Einsatz verbessert ist.
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Wie
vorstehend angesprochen, besitzen die Abschnitte 162 verringerte
Breite im Vergleich zur Breite der Außenenden 127, und
ferner verringerte Breite im Vergleich zur Breite des mittleren
Abschnitts 160. Die verringerte Breite der Abschnitte 162 wird
durch Bilden eines entsprechenden Paars von Noppen 163 zwischen
den Außenenden 127 und dem
mittleren Abschnitt 160 erzielt. Vorteilhafterweise gewährleisten
die Noppen 163, dass der Wärme, die sich an den Außenenden 127 ansammelt,
dadurch über
die Abschnitte 162 ein verringerter Leitfähigkeitspfad
präsentiert
wird. Der mittlere Abschnitt 160 wird deshalb nicht so
schnell erwärmt
wie in herkömmlichen
Spannstücken,
wodurch potentiell ungünstige
thermische Effekte in Bezug auf nahe liegende Kunststoffteile zusätzlich verringert
sind.
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Wie
in 9 gezeigt, befindet sich ein oberer Kontaktblock 52A in
Verbindung mit einem Schalterbetätigungsorgan 54,
wie vorstehend erläutert.
Ein unterer Kontaktblock 52B ist zusätzlich mit dem unteren Ende
des oberen Kontaktblocks 52A verbunden. Insbesondere enthält jedes
Kontaktblockgehäuse 56 ein
Paar unterer Flansche 164, die ausgehend vom unteren Ende
der Seitenwände 82 (siehe 8)
lateral nach außen
auseinander laufen. Die Kontaktblöcke 52 können vertikal übereinander
durch Verbinden der unteren Flansche 164 mit den oberen
Flanschen 58 angeordnet werden. Der Tauchkolben 72 umfasst
ein Paar von Fingern 73 (siehe 10), die um
einen größeren Abstand
als die Dicke der Basis 83 in Querrichtung entlang dieser
verschoben bzw. versetzt sind. Der Tauchkolben 72 des unteren
Kontaktblocks 52B passt dadurch über die Basis 83 des oberen
Kontaktblocks 52A, um in Eingriff mit dem unteren Ende
der Wände 134 des
oberen Kontaktblocks 52A zu gelangen. Die vertikal übereinander angeordneten
Kontaktblöcke 52A und 52B wirken
in Reaktion auf eine Betätigung
einer einzigen Drucktaste 66 tandemartig zusammen, um mehrere
externe Geräte
bzw. Vorrichtungen oder mehrere Funktionen eines einzigen externen
Geräts
bzw. einer einzigen externen Vorrichtung zu steuern.
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Wie
in 10 gezeigt, sind mehrere Kontaktblöcke 52C, 52D und 52E auf
einem einzigen Sperraufbau 50 in Querausrichtung derart
angebracht, dass die vorderen und hinteren Wände 80 von jedem Kontaktblock
aneinander liegen. Der Schaft 70 erstreckt sich in Querrichtung
derart, dass er mit beiden Fingern 73 des Tauchkolbens 72 des mittleren
Kontaktblocks 52D zusammen mit einem der Finger der äußeren Kontaktblöcke 52C und 52E im
Eingriff steht. Wenn demnach die Drucktaste 66 betätigt wird,
werden die Tauchkolben 72 von sämtlichen drei Kontaktblöcken gedrückt. Die
Drucktasten 52A–52E können individuell
normalerweise offen stehen, wie vorstehend erläutert, oder sie können normalerweise
geschlossen sein, wie sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik
erschließt.
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Die
Erfindung ist vorstehend anhand praxisgerechter und bevorzugter
Ausführungsformen
erläutert
worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch lediglich beispielhaft
dargestellt und nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann
erschließt
sich deshalb, dass die Erfindung dafür bestimmt ist, sämtliche
Modifikationen und alternativen Anordnungen zu umfassen, die im Umfang
der Erfindung liegen, der durch die anliegenden Ansprüche festgelegt
ist.
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Zusammenfassend
wird ein Schalter bereitgestellt, der in einem Kontaktblock installiert
werden kann, der mit einem Drucktastenbetätigungsorgan über einen
Sperraufbau im Eingriff steht. Der Schalter umfasst ein Spannstück, das
mit einem Paar von Anschlüssen
im Eingriff steht, von denen jeder ein Paar von Kontakten aufweist.
Die Außenenden
des Spannstücks
sind breiter als der zentrale Abschnitt, um das Spannstück torsionsmäßig nachgiebig
zu gestalten. Die breiten Außenenden
stellen eine ausreichende thermische Masse bereit, um einen Lichtbogen
absorbieren zu können,
der beim Öffnen
des Schalters auftreten kann.