DE6945756U - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft einen elektrischen Schalter mit einem in einem Gehäuse angeordneten Betätigungselement, das durch ein bewegbares Steuerglied mechanisch oder magnetisch steuerbar ist.

Es sind elektrische Schalter dieser Art bekannt, sogenannte Mikroschalter, deren Kontakte bei Einwirkung des Steuergliedes auf das Betätigungselement oder den Stößel geschaltet werden. Diese Schalter sind sehr robust in der Ausführung und weisen ein eng begrenztes Schaltkriterium auf. Will man aber von einem solchen Schalter eine besonders hohe Lebenserwartung erhalten, so bedingt dies eine sehr präzise und eng tolerierte Fertigung und Montage der Schaltereinzelteile. Die Verschweißneigung eines solchen Schalters und damit auch der Ausfall desselben ist in hohem Grade von der zu schaltenden Last abhängig.

Es sind weiterhin Schalter bekannt, die durch ein Steuerglied berührungslos geschaltet werden. Die Auslösung des Schaltvorganges erfolgt bei diesen Schaltern meist magnetisch. Die bekannten

Ausführungen solcher Schalter, die berührungslos steuerbar sind, sind aber zu kompliziert aufgebaut und dadurch auch sehr störanfällig. Bei einigen Ausführungen ist auch das Schaltkriterium nicht eng genug begrenzt, so daß diese Schalter nicht universell einsetzbar sind.

In der fortschreitenden Technik werden immer häufiger Schalter benötigt, die zwar mechanisch ansteuerbar sind, bei denen aber der Schaltvorgang nicht mehr mechanisch, d.h. durch Umklappen von Kontakten, ausgelöst wird. Für diesen Zweck nutzt man auf Druck ansprechende Elemente, wie z.B. Drucktransistoren oder Piezo-Kristalle, aus, die einen auf das Element einwirkenden Druck in elektrische Signale umwandeln, die wiederum zum Schalten benutzt werden können. Die Lebenserwartung solcher Elemente ist unter Berücksichtigung eines Überlastungsschutzes im allgemeinen sehr hoch und ihr Aufbau meist wenig kompliziert und störanfällig.

Die Neuerung hat nun die Aufgabe einen wenig störanfälligen, kontaktlos schaltenden elektrischen Schalter mit hoher Lebenserwartung zu schaffen, der einfach herzustellen und in Geräten und Maschinen üblicher Bauart ohne mechanische Veränderungen verwendbar ist. Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß innerhalb des Gehäuses eines Mikroschalters ein auf Druck ansprechendes Element angeordnet ist, auf das das Betätigungselement über geeignete Übertragungsmittel einwirkt.

Gemäß einer Ausbildung nach der Neuerung erfolgt die Lageänderung der Betätigungsvorrichtung innerhalb des Gehäuses über eine zur Rückstellung dienende Feder und eine Betätigungsfeder im Verhältnis zu dem Druckanstieg, der über die Betätigungsfeder auf ein auf Druck ansprechendes Element übertragen wird.

Weiterhin sieht die Neuerung vor, daß als ein auf Druck ansprechendes Element ein Transistor verwendet wird, dessen Daten sich in Abhängigkeit von dem auf die Betätigungsvorrichtung ausgeübten Druck ändern.

Der Transistor ist im Innenraum des Schaltergehäuses in einer Aussparung desselben gelagert. Als Betätigungsvorrichtung wird ein Stößel verwendet, der in einer Ausnehmung des Gehäuses geführt ist oder ein im Innenraum des Gehäuses an der Rückstellfeder befestigter Dauermagnet, der durch ein entsprechend gepoltes magnetisches oder elektromagnetisches Feld bewegbar bzw. steuerbar ist.

Bei dem Schalter nach der Neuerung ist vorgesehen, daß die Rückstellfeder mit ihrem kurzen L-förmigen Ende am Gehäuse des Schalters befestigt ist.

Gemäß einer Ausbildung nach der Neuerung weist das Gehäuse im Innenraum eine Anschlagfläche für den betätigten Stößel oder für den ausgelenkten Dauermagnet auf.

Die Neuerung sieht außerdem noch vor, daß die Anschlüsse des Druckelementes, z.B. des Transistors, mit den aus dem Gehäuse herausragenden Anschlüssen verbunden sind oder bei Verwendung einer zusätzlichen Signalformerstufe mit dieser verbunden sind und die Signalformerstufe wiederum über Leitungen mit den aus dem Gehäuse herausragenden Anschlüssen in Verbindung stehen. Die Signalformerstufe, die ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, formt die bei Druckbeaufschlagung sich ändernden Werte des Transistors in eine Ja- und/oder Nein-Aussage um.

Der Schalter nach der Neuerung weist gegenüber bekannten Ausführungen von Schaltern verschiedene Vorteile auf. Dadurch, daß ein auf Druck ansprechendes Element verwendet wird, wird die mechanische Bewegung sofort in elektrisch verzweigbare Signale umgewandelt. Die Anordnung eines solchen Druckelementes in einem Mikroschaltergehäuse ermöglicht eine raumsparende und robuste, schnell ein- und ausbaubare Einheit, die nicht nur in der neueren Technik, sondern auch in herkömmlichen Maschinen unter gleich bleibenden Bedingungen Anwendung finden kann. Mit der Ausführung eines Schalters nach der Neuerung wird ein bisher fehlendes Zwischenglied geschaffen, das in herkömmlicher Art mechanisch ansteuerbar ist, das aber auch berührungslos magnetisch oder elektro-magnetisch gesteuert werden kann, keine Verschweißneigungen mehr zeigt und eine mechanische Bewegung in elektrische Signale umwandelt.

Die Neuerung wird anhand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein aufgeschnittenes Gehäuse eines Mikroschalters, von der Seite her gesehen, in das der kontaktlose Schalter eingesetzt ist, und

Fig. 2 eine Anordnung in der Darstellung nach Fig. 1, bei der anstelle des Stößels ein Dauermagnet verwendet wird.

In den Fig. 1 und 2 ist das Gehäuse eines üblichen Mikroschalters mit 1 bezeichnet, das aus zwei gleichen Hälften oder aus einem Gehäuseteil und einem Deckel hergestellt sein kann. Das den Schalter zu einem geschlossenen Innenraum abdeckende Teil ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

In Fig. 1 ist an der oberen Partie des Schaltergehäuses 1 eine Ausnehmung 2 vorgesehen, die einen Stößel 10 aufnimmt und diesem als Führung dient, der Stößel 10 kann in seiner äußeren
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rund oder kantig ausgeführt sein. Die äußeren Abstände des Stößels 10 sind so ausgeführt, daß sie auf die inneren
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Ausnehmung 2 abgestimmt sind, mit genügend Spiel
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des Stößels 10. Der Stößel 10 weist weiterhin an der in den Schalterinnenraum weisenden Seite eine Verdickung 11 auf, die
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daß sie im Ruhezustand mit abgeflachten Schaltern an der Innenseite der oberen Partie des Schaltergehäuses 1 anschlägt und
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des Stößels 10 nach oben begrenzt. Nach der entgegengesetzten Seite ist die Verdickung 11 bullig ausgeführt, so daß der Stößel 10
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An zwei sich diagonal gegenüberliegenden Kanten des Schaltergehäuses 1 sind Durchgangsbohrungen 3 und 4 vorgesehen, die zur Befestigung des Gehäuses 1 z.B. an einer Maschine oder an einem Gerät dienen.

Weiterhin ist an der Innenseite der oberen Partie des Gehäuses 1 eine Nase 5 vorgesehen, die einen Schlitz oder eine Aussparung enthält, in die das eine Ende 23 der Feder 20 so eingelegt ist, daß die Feder 20 in ihrer einmal eingesetzten Lage sich an dieser Stelle nicht verändern kann. Die Feder 20 dient zur Rückstellung des Stößels 10 und ist L-förmig ausgebildet.

In dem Innenraum 9 an der unteren Partie des Gehäuses 1 ist eine Ausnehmung vorgesehen, die durch die Wände 6 und 8 begrenzt wird und in ihren Abmessungen so gewählt ist, daß z.B. ein Transistor 40 ohne weitere Befestigungsmittel einsetzbar ist.

In dem Innenraum 9 an der unteren Partie des Gehäuses 1, der Ausnehmung 2 für den Stößel 10 gegenüberliegend, ist eine Fläche
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vorgesehen, die bei betätigtem Stößel 10 als Anschlag für das dadurch in der Stellung 25 befindliche Ende 22 der Feder 20 und damit zur Begrenzung der Stößelbewegung dient.

Die im allgemeinen kräftig ausgebildete Feder 20 dient auf der einen Seite zur Rückstellung des Stößels 10 (nach Betätigung)
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oder Ausgangslage, auf der anderen Seite in Verbindung mit der Feder 23 zur Übertragung des bei der Betätigung des Stößels 10 entstehenden Druckes auf das den Schaltvorgang auslösende Element, im dargestellten Fall der Transistor 40.

Zur besseren Führung an der Auflagestelle des Stößels 10 ist das Ende 22 der Feder 20 in Richtung der bulligen Seite des Stößels 10 etwas abgekröpft. An diesem abgekröpften Ende 22 ist planparallel dazu die Betätigungsfeder 23 befestigt, die in ein abgerundetes Ende 24 ausläuft, das auf der oberen Seite des Transistorgehäuses aufliegt und den bei der Bewegung des Stößels 10 entstehenden Druck auf den Transistor 40 durch leichtes Gleiten auf der Gehäuseoberfläche überträgt. Die Stellung des Stößels 10 ist im durchgeschalteten Zustand mit 12, die der Feder 20 (einschließlich der Feder 23) mit 25 strichpunktiert gezeichnet. Im durchgeschalteten Zustand (25) liegt das Ende 22 der Feder 20 am Anschlag 7 des Gehäuses 1 auf, um den druckempfindlichen Schaltteil, z.B. Transistor 40, vor Überlastungen zu schützen.

Zur Übertragung des Druckes vom Stößel 10 auf das druckempfindliche Teil, z.B. Transistor 40, können auch andere Federausbildungen als die hier dargestellten und beschriebenen Federn verwendet werden, z.B. Federn, die als Blatt- oder Schraubenfedern ausgebildet sind.

Der Transistor 40 weist Anschlüsse 41, 42 und 43 auf, die im dargestellten Fall zu einer ebenfalls im Innenraum des Schaltergehäuses 1 befindlichen Signalformerstufe 50 führen und die Verbindung zwischen Basis, Emitter und Kollektor des Transistors 40 und den entsprechenden Punkten der Signalformerstufe 50 herstellen. Der Transistor 40 ist ein Wandler, der es ermöglicht einen mechanischen Druck in ein weiterverwendbares elektrisches Signal umzuwandeln. Er kann auch ohne die Signalformerstufe 50 allein verwendet werden. Die Signalformerstufe 50 wird nur zusätzlich eingesetzt, wenn ein Ja-Nein-Signal in Abhängigkeit von der Lage des Stößels 10 innerhalb des Gehäuses 1 gefordert wird. Die Signalformerstufe 50 ist nicht näher beschrieben.

Von der Signalformerstufe 50 aus führen die Leitungen 51, 52 und 53 zu den in der Wandung des Gehäuses 1 befestigten Anschlußstiften 61, 62 und 63, die außerhalb des Gehäuses 1 als Steck-, Löt-, Schraub- oder Wickelanschlüsse ausgebildet sein können. Das Ende des Anschlußstiftes 61 ist außerhalb des Gehäuses 1 so abgewinkelt, daß die freistehenden Anschlußstifte 61, 62 und 63 alle in eine Richtung weisen.

Anstelle des in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel verwendeten Transistors 40, der elektrisch nicht nur über die Basis angesteuert werden kann, sondern wie bereits erwähnt auf Änderungen des Druckes auf das Transistorgehäuse anspricht, können auch andere druckempfindliche Bauelemente oder Materialien verwendet werden, die die Druckbeaufschlagung in elektrisch verwertbare Signale umwandeln. Je nach verwendeten Bauelementen oder Materialien können die Ausführungsformen der den Druck und die Rückstellung vermittelnden Federn (im obigen Beispiel 20 und 23) und die Formgebung des Stößels 10 unterschiedlich sein, ohne vom Gedanken der vorliegenden Neuerung abzuweichen.

Eine weitere Ausführungsform eines Schalters nach der Neuerung ist in Fig. 2 dargestellt. Anstelle des Stößels 10 ist ein Dauermagnet 70 vorgesehen. Die Ausnehmung 2 im Schaltergehäuse 1 kann für diese Ausführung entfallen, so daß das Gehäuse nach Fertigstellung allseitig geschlossen ist. Diese Ausführungsform ist überall in den Fällen anwendbar, in denen die Maschinen oder Geräte auf berührungsloses Schalten eingerichtet sind. Durch Vorbeiführen eines Dauermagneten 71 außerhalb des Schaltergehäuses 1, der entgegengesetzt gepolt ist zum Dauermagnet 70 innerhalb des Gehäuses 1, oder auch durch Vorbeiführen eines entsprechend gepolten elektromagnetischen Feldes, wird der Dauermagnet 70, der auf der oder an der Feder 20 befestigt ist, mit dieser in Richtung auf die Anschlagfläche 7 des Gehäuses 1 gedrückt. Das Ende 24 der Feder 23 überträgt dabei den durch diese Bewegung entstehenden Druck, wie bei der Ausführung eines Schalters nach Fig. 1 mit Stößel 10, auf das Gehäuse des Transistors oder Druckelementes 40. Der weitere Ablauf ist gleich dem in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschriebenen Vorgang. Durch die entgegengesetzten Polungen der Dauermagnete 70 und 71 wird ein eng tolerierteres Schaltkriterium (als dies z.B. bei einem Magnet und einem Schutzrohrankerkontakt der Fall ist) und bei entsprechender Magnetfeldstärke auch ein größerer Abstand des Steuergliedes zu dem zu steuernden Schalter erreicht.

Claims (11)

1. Elektrischer Schalter mit einer in einem Gehäuse angeordneten Betätigungsvorrichtung, die durch ein bewegbares Steuerglied mechanisch oder magnetisch steuerbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des Gehäuses (1) eines Mikroschalters ein auf Druck ansprechendes Element (z.B. 40) angeordnet ist, auf das das Betätigungsorgan oder -element (z.B. 10 oder 70) über geeignete Übertragungsmittel (Federn 20 und 23 z.B.) einwirkt.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageänderung der Betätigungsvorrichtung (z.B. 10, 70) innerhalb des Gehäuses (1) über eine zur Rückstellung dienende Feder (20) und eine Betätigungsfeder (23) im Verhältnis zu dem Druckanstieg erfolgt, der über die Betätigungsfeder (23) auf ein auf Druck ansprechendes Element (z.B. 40) übertragen wird.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ein auf Druck ansprechendes Element ein Transistor (40) verwendet wird, dessen Daten sich in Abhängigkeit von dem auf die Betätigungsvorrichtung (10, 70) ausgeübten Druck ändern.

4. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (40) im Innenraum (9) des Schaltergehäuses (1) in einer Aussparung (6, 8) desselben gelagert ist.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsvorrichtung ein Stößel (10) verwendet wird, der in einer Ausnehmung des Gehäuses (1) geführt ist.

6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) dicht verschlossen ist und als Betätigungsvorrichtung ein im Innenraum (9) des Gehäuses (1) auf oder an der Rückstellfeder (20) befestigter Dauermagnet (70) verwendet wird, der durch ein entsprechend gepoltes magnetisches (71) oder elektromagnetisches Feld bewegbar bzw. steuerbar ist.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (20) mit ihrem kurzen L-förmigen Ende (21) am Gehäuse (1) des Schalters befestigt ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Innenraum (9) eine Anschlagfläche (7) für den betätigten Stößel (10) oder für den ausgelenkten Dauermagnet (70) aufweist.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (41, 42 und 43) des Druckelementes oder Transistors (40) mit den aus dem Gehäuse (1) herausragenden Anschlüssen (61, 62 und 63) verbunden sind.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (41, 42 und 43) des Druckelementes (40) mit einer im Innenraum (9) angeordneten Signalformerstufe (50) verbunden sind, die über Leitungen (51, 52 und 53) mit den aus dem Gehäuse (1) herausragenden Anschlüssen (61, 62 und 63) in Verbindung stehen.

11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bzw. nur dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sich kontinuierlich mit der Stellung der Betätigungsvorrichtung (10 oder 70) ändernden Werte des Transistors (40) in einer im Innenraum (9) des Gehäuses (1) befindlichen Signalformerstufe (50) bei einer bestimmten Stellung der Betätigungsvorrichtung (10 oder 70) innerhalb des Gehäuses (1) in eine Ja- und/oder Nein-Aussage umgeformt werden.