DE8706240U1

DE8706240U1 - Berührungslos wirkender Näherungsschalter

Info

Publication number: DE8706240U1
Application number: DE8706240U
Authority: DE
Original assignee: Werner Turck & Co Kg 5884 Halver De GmbH
Current assignee: Werner Turck & Co Kg 5884 Halver De GmbH
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1987-08-06

Description

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Gebrauchsmuster

Anmelder; Werner TUrck GmbH B Co. KG SSS4 H

Die Erfindung betrifft einen berührungslos wirkenden Näherungsschalter, mit einer zwischen En ngangrs t e i I Und Sensorfelderzeugier liegenden Gleichstromschaltungsanordnüng die auf einen in einem Grundgehäuse angeordneten, ansch lußseitigen Hauptteil Und auf einen in einem Tastkopf angeo.rdnet.en Sensorteil aufgeteilt ist, Wobei der Tastkopf zwecks Wahl der Ansprechrichtung in verschiedenen festgelegten Stellungen am Grundgehäuse des Hauptteiles uahlweise festsetzbar ist.

Berührungslose Näherungsschalter dienen zum Auslösen von elektrischen SchaUtvorgäpgen bei räumlicher Annäherung bzw. Entfernung von Gegenständen. Bei der hier zu betrachtenden Art solcher Schalter werden prinzipiell die durch die

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Annäherung von elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Gegenständen bewirkten "Änderungen elektromagnetischer Felder zur Auslösung der Scha It vorgänge herangezogen. Bei einer häufig verwendeten Art von Näherungsscha 11em wird ein Schwingkreis durch einen Oszillator in Schwingung Versetzte Durch die Annäherung von elektrisch leitfähigen Gegenständen an die Schwingkreisspule oder an eine besondere^ vom Oszillator angesteuerte Spule wird die Schwingung beeinflußt. Wobei z.B. durch die Bedämpfung die Amplitude der Schwingung Verändert öder die Schwingung ganz unterbrochen wird. Eine dem Oszillator nachgeschaltete Auswertestufe wertet den Schwingungszustand aus und bildet über eine Schaltstufe den Schaltzustand des Näherungsschalter. Die Ausgabe dieses SchaLtzustandes kann dabei in einer Kontaktgabel z.B. Ein-, Aus- oder Umschalter/ oder in einem definierten HaIb Leiterzustand, z.B. gesperrter oder durchgeschalteter Zustand eines Transistors, Thyristors öder Triacs, oder in eiiiem definierten Signalpegel bestehen. Bei den sogenannten Zwei Leiter-Näherungsscha Itern werden die S ch a It &zgr; ü sita nd e i &eegr; F &ogr; rni< von Mb e s tvi;nifm te rv We :r t eb ereichen der Stromaufnahme der Näherungsschalter ausgegeben.

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Bei alten Arten der induktiv wirkenden Näherungsschalter •Ist als Sensor eine Spulenanordnung Vorhanden, deren Feldinderungen zur Bildung des Scha 11zustandes herangezogen werden. Die geometrische Anordnung dieser Spule und ihres magnetisehen Kreises ist aussCh laggend dafür/ auf welche Änderungen des Näherungszustandes der Näherungsschalter ■nspricht> d. h, insbesondere aus welchen Richtungen die Annäherung erfolgen muß Und bei welchen Entfernungen sich die Schäl tzustände ändern.

In ähnlicher Weise haben auch andere als induktiv/ wirkende Näherungsschalter, z.B₄ kapazitiv öder optisch wirkende Näherungsschalter, ihre speziellen Sensoranordnungen> deren Ausgestaltung über Ansprechrichtung und Ansprechwerte entjchei den *

fur die praktische Anwendung von Näherungsschaltern ist die

Anordnung des Sensors von besonderer Bedeutung, weil beim Anbau an Maschinen und dgl. oft beengte Raumverhältnisse

vÖTtiegen/ |d:i;e«e^:nen* auf diie. erf order I iichen , AnsjP₄regh- ^ | richtungen ausgerichteten Anbau der Näherungsschalter erschweren. Deshalb sind eine Vielzahl von Ausführungen

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entstanden, die sich oft nur durch die räumliche Anordnung des Sensors unterscheiden, 2.B₄ indem dieser bei sonst gleicher Bauform des Näherungsschalters an der Stirnfläche oder an einer der vier Seitenflächen angeordnet ist. Zur Verminderung der Anzahl nötiger Ausführungen ist es bekannt geworden, z.B. durch die DE-PS 28 17 020, die Sensoranordnung in einem quader- oder würfelförmigen körper= unterzubringen, der auf dem quader- oder zy I i nderf örmi gen Haupt-* teil drehbar oclrr in verschiedenen Stellungen aufschraubbar oder aufsteckbar angeordnet ist. Dabei werden die nötigen elektrischen Verbindungen zwischen dem Hauptteil und dem Sensorteil des Näherungsschalters entweder durch entsprechend bewegliche elektrische Leiter oder durch Steckkonta.kte oder Schleifkontakte hergestellt.

Bei der Verbindung durch bewegliche elektrische Leiter ist nachteilig, daß ein Austausch des Sensorteiles erschwert ist, weil dazu die elektrischen Verbindungen z.B. Lot- oder Schraubanschlüsse gelöst werden müssen. Eine leichte Aus- ^auschmög^ichkeiit des Sensortei les i st afeer_r erwünscht, z.B. wenn SensorteiLe durch solche mit anderen Ansprechwerten oder mit anderem Funktionsprinzip ersetzt werden sollen,

oder wenn ein Austausch aufgrund von mechanischer Beschädi gung nötig ist. Bei häufigem Wechsel der Ansprechrichtung durch Verdrehen des Sensorteiles kann es zur Ermüdung und zum Bruch der beweglichen Leiter oder ihrer Anschlußstellen kommen.

Be-. der Verbindung durch Steck- oder Schleifkontakte ist in der Regel dit Konstruktion aufwendig. Insbesondere ist es schwierig, eine für die vorgesehenen Anwendungen ausreichende Abdichtung der Verbindungsstellen gegen Schmutz und Flüssigkeiten herzustellen. Auch können die Kontaktstellen zu Oxydation und Korrosion neigen, was ihre Zuverlässigkeit herabsetzt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Näherungsschalter zu schaffen, bei dem der Sensorteil bequem verstellt oder auch ausgetauscht werden kann.

Das ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Tastkopf ein allseitig isolierter Baustein ist, daß der Hauptteil einen 6Ieichstrom-Wechse Istrom-Wandler mit nachfolgender KernsDule und der Sensorteil einen Wechselstrom-Gleich-

strom-Wandler mit vorgeschalteter Kernspule aufweisen und daß die Kernspulen jeweils hinter den Befestigungsseiten von Grundgehäuse und Tastkopf liegen und bei festgesetztem Tastkopf durch induktive Kopplung die Energie vom Hauptteil zum Sensorteil und die Signale vom Sensorteil zum Hauptteil übertragen. Durch diese Haßnahmen entfallen alle Probleme, die sich bisher aus der elektrischen Verbindung von Hauptteil und Tastkopf ergaben. Auch im Tastkopf liegt eine Gleichstromversorgung vor, so daß die Schaltung hinsichtlich Auswertegenauigkeit, Verstärkungsgrad etc. geeignet ausgelegt werden kann. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen und weitere Vorteile in der nachfolgenden Figurenbeschreibung angegeben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild des Näherungsschalters nach der Erf i ndung,

Fig. 2 ein erstes AusfuhrungsbeispieI des mechanischen Aufbaus des Näherungsschalters,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie HI-IlI in Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht, in Fig. 2 in Richtung des Pfeiles IM gesehen, wobei einzelne Bereiche im

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Schnitt dargestellt sind,

Fig. 5 eine Stirnansicht auf den Tastkopf in Fig. 2 in Richtung des Pfeiles V gesehen,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform für den Tastkopf und

Fig. 7 und 8 eine dritte Ausführungsform des Tastkopfes.

Aus der Versorgun~sgLeichspannung, die an den Anschlüssen 1, 2 anliegt, wird mittels eines Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 3 (DC-AC-Wandler) eine Wechselspannung hergestellt. Diese Wechselspannung wird über als Überträger wirkende Kernspulen 4 und 5 elektromagnetisch an einem Wechse Istrom-GLeichstrom-WandIer 6 (AC-DC-Wandler) übertragen. Die dabei entstehende Gleichspannung versorgt einen hier mit dem Sensor vereinigten Oszillator 7 mit Strom. Die Auswertestufe 8 gibt ein vom Betriebszustand des Oszillators 7 und damit vom Näherungszustand am Sensor abhängiges Signal an eine steuerbare Stromsenke 9. Diese Stromsenke 9 wirkt als Encoder, indem sie je nach Ansteue rungszust andseTinen geringen oder großen Strom aus dem AC-OC-Wandle-p 6 entnimmt. Diese unterschiedliche Stromentnahme wirkt dabei zurück auf die Stromäu'fnähme des DC-AC-

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Wandlers 3. Ein Informationsdecoder 10 gibt ein aus dem Wert der Stromaufnahme abgeleitetes Signal auf die Schaltstufe 11, die hier von einem Transistor gebildet ist. Damit steht am AnschLuß 12 das Ausgangssignal des Näherungsschalters an, und zwar als gegen den Anschluß 2 entweder gesperrte oder durchgeschaltete Kollektor-Emitter-Strecke der Schaltstufe 11.

Wie in strichpunktierten Linien dargestellt ist, ist der Näherungsschalter im Bereich seiner Gleichstromschaltungsanordnung durch die DC-AC und AC-DC-Wandler 3, 6 und Kernspulen 4, 5 räumlich trennbar in einen Hauptteil 13 und einen Sensorteil 14. Die elektromagnetische Kopplung zwischen den Kernspulen 4, 5 ermöglicht die Energieübertragung vom Hauptteil 13 zum Sensorteil 14; sie ermöglicht gleichzeitig die Signalübertragung vom Sensorteil 14 zum HauPtteU 13. Dabei sind keine elektrischen Verbindungen nötig.

Die effindungsgemäße Anordnung zur Energie- und Signalübertragung zwischen Hauptteil und Sensorteil von Näherungsschaltern ist nicht auf induktive Näherungsschalter be-

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grenzt/ sondern kann in gleicher Weise auch für Näherungsschalter mit anderen Sensoren/ z< Bi mit kapazitiver Wirkung, angewendet werden* Es iät sogar möglich/ den Hauptteil so zu gestalten/ daß an ein Hauptteil wahlweise Sensorteile mit Unterschiedlichen Wirkungsprinzipien angebracht werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist weiter nicht beschränkt auf die in Figur 1 angegebene Schaltung. Es können auch andere Schaltungsarten mit der erfindungsgemäßen Aufteilung auf Hauptteil und Sensorteil hergestellt werden. Der äußere Anschluß für die Versorgung des Näherungsschalters kann auch über eine Gleichrichterschaltung an eine Wechselspannungsquelle erfolgen. Anstelle der Sctialtstufe 11 können auch andere elektronische Schaltmittel, z.B. Thyristoren oder Triacs verwendet werden/ oder es kann ein Relais eingesetzt werden, so daß eine definierte Kontaktstellung den Ausgang des Näherungsschalters bildet. Für Fälle, in denen der Ausgang des Näherungsschalters nicht zUm SchaIten elektrischer Lasten verwendet werden soll, kann auf die Laststufe verzichtet werden, und ein vom Encoder abgegebenes Spannungssignä I mit definierten Zuständen kann den Ausgang bilden. Schließlich können auch die als Zwei Leiter-Ausführungen bekannten Näherungsschalter nach dieser Erfindung ausgeführt werden.

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Die Fig. 2 bis 8 zeigen bevorzugte mechanische Äusführungsformen des Naherungsscha 11ers*

.Der Hauotteil 13 des Näherungsschatters liegt in einem Grundgehäuse 15 aus Metall oder Kunststoff mit zugeordnetem Deckel 16 * Es enthält die zugehörigen Teile der elektrischen Schaltung, insbesondere die Anschlußmöglichkeit für den äußeren elektrischen Anschluß des Näherungsschalter in Form von Schraub-, Steck-, Klemm- oder Lötverbindungen oder durch unmittelbar herausgeführte elektrische Leitungen. Im Gründgehäuse 15 des Hauptteiles 13 ist die Kernspule 4 an derjenigen Gehäusewand 17 angeordnet, an der im montierten Zustand der Sensorteil 14 anliegt. An dieser Gehäusewand 17 ist eine Schwälbenschwanz-Einhängstasche 18 vorgesehen. Der Sensorteil 14 ist in einem würfelförmigen Tastkopf 19 untergebracht, der an seiner Befestigungsseite mit einem quadratischen, allseits hinterschnittenen Kopf 20 versehen ist, der in die Schwalbenschwanz-Einhängetasche 13 in vi&r verschiedenen Drehstellungen einschiebbar ist.*&iacgr;&igr;ri^aüigeschraubtes Druckstock 21 häLt in montiertem Zustand den Tastkopf 19 fest am Grundgehäuse 15. Der Tastkopf 19 enthält die

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Kernspule 5 an derjenigen Wand, die in montiertem Zustand am Grundgehäuse 15 anliegt. Weiter enthält der Tastkopf mindestens noch den eigentlichen Sensor, hier als Spule dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis liegen die Befestigungsseite des Tastkopfes 19 und somit auch die Kernspule 5 an der der Sensörspule 22 und damit der Ansprechseite gegenüberliegenden Wurfelseite.

Nach Lögen des Druckstückes 21 kann der Tastkopf 19 leicht ausgewechselt werden, ohne daß elektrische Verbindungen gelöst öder hergestellt werden müssen Und ohne daß dabei elektrische oder empfindliche mechanische Teile zugänglich werden. Auch bleibt der Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit voll, erhalten. Da keine elektrischen Teile zugänglich werden, kann der Austausch auch bei elektrisch angeschaltetem Hauptteil vorgenommen werden.

Während beim Tastkopf 19 nach den Fig. Z bis 5 ein Auswechseln nur sinnvoll ist, wenn der Tastkopf durch einen solchen <mit -arideren Eigenschaften ersetzt werden soll, zeigt Fig. 6 einen Tastkopf 23, bei dem die Kernspule 5 an einer der Ansprechseite bzw. SensörsDule 22 benachbarten Würfelseite liegt, so daß der Tastkopf 23 sich in vier verschiedenen Ausrichtungen seiner SensorspuLe 22 an das Grundgehäuse 15 ansetzen £äßt\

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Die Fig. 7 und 8 zeigen Schließlich einen Tastkopf 24, der s6WoM an einer der Sensorspuls 22 gegenüberliegenden als auch einer benachbarten Seite je einen quadratischen EintchiebeliQDf 20 für die Schwa Ibenschwanz-Eirihärigetasche 18 unü je eine Kernspule 5 und 5a aufweist, die beide an den Wechselstrom-Gleichstromwandler 6 des Sensorteiles 14 angeschlossen sind, Vgl. Mg. 1. Dieser Tastkopf 24 kann mit der Ansprechseite wahlweise axial öder in einer von vier Querrichtungen relativ zur Längsachse des Näherungsschalters angeordnet werden*

Claims

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1. Berührungslos wirkender Näherungsschalter, mit einer zwischen Eingangsteil und Sensorfelderzeuger liegenden

Gleichstromschaltungsanordnung, die auf einen in einem Grundgehäuse angeordneten, ansch lußseitigen Hauptteil und auf einen in einem Tastkopf angeordneten Sensorteil aufgeteilt ist, wobei der Tastkopf zwecke Wahl der Ans orechrichtung in verschiedenen festgelegten Stellungen am Grundgehause des Hauptteiles wahlweise festsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (19) ein allseitig isolierter Baustein ist, daß der Hauptteil (13) einen Gleichstrom-Wechselstrom- * Wandler (3) mit nachfolgender Kernspule (4) und der Sensorteil (14) einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler (6) mit vorgeschalteter Kernspule (5) aufweisen und daß die KernsDulen (4, 5) jeweils hinter den Befestigungsseiten von Grundgehause (15) und Tastkopf (19) liegen und bei festgesetztem Tastkopf durch induktive Kopplung die Energie vom Hauptteil (13) zum Sensorteil (14) und die Signale vom Sensorteil (14) zum Hauptteil (13) übertragen.

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2. NäherungsschaLter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (24) würfelförmig ist und eine neben seiner Ansprechseite und eine der Ansprechseite gegenüberliegende Befestigungsseite aufweist und daß an beiden Befestigungsseiten j«&ldquor;eils eine Kernspule (5, 5a) angeordnet ist, die beide an denselben AC-OC-Wandler (6) angeschlossen sind.

3. Näherungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgehäuse (15) des Hauptteiles (13) an der Befestigungsseite (17) mit einer Schwalbenschwanz-Einhängetasche (18) versehen ist und daß der Tastkopf an einer oder an zwei Würfelseiten je einen .quadratischen, allseits hinterschnittenen, in die Schwalbenschwanz-Einhängetasche (18) einschiebbaren Kopf (20) aufweist.

Näherungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der Schwalbenschwanz EinhSngetasche (18) durch ein anschraubbares Druckstück (21) verschließbar ist.

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