DE9205687U1 - Endschaltermodul für industrielles Stellglied mit Gebereinheit und Freiheitsgrad - Google Patents

Description

PATENTANWALT Fasanenstr. 7 DIPL.-ING. WERNER LORENZ 7920 Heidenheim

28.04.1992 Wa/ks Akte: FME 2640
Anmelder:

MORAND Marcel
14 rue de 1'Yser
F-67000 Strasbourg
Frankreich

Endschaltermodul für industrielles Stellglied
mit Gebereinheit und Freiheitsgrad

Die Erfindung betrifft ein Endschaltermodul, das für einen Einbau auf einem 90"-Stellglied, einem Ventil für Industrieeinsatz, einem Schieber für industrielle Zwecke oder ähnlichem ausgelegt ist.

Gegenwärtig enthalten Endschaltermodule im allgemeinen zwei oder drei Geber, mechanische oder induktive Kontaktgeber, die von einer Einrichtung mit Welle und Nocke oder mit Welle und Klappe gesteuert werden, wobei alle diese Komponenten in einem Gehäuse untergebracht sind.

Die Vorrichtung wird durch einen Klemmkasten für den elektrischen Anschluß ergänzt, der in dem Endschaltergehäuse getrennt oder in dem besagten Endschaltergehäuse integriert ist.

Bei allen Endschaltermodulen, die in dem Handel angeboten werden, ist die Einrichtung mit Welle und Nocke

in dem Gehäuse für eine Drehbewegung geführt und für eine geradlinige Bewegung festgehalten; somit weist sie gegenüber dem Gehäuse einen einzigen Freiheitsgrad (für eine Drehbewegung) auf.

Die Verbindung der Welle der Einrichtung mit Welle und Nocke mit der Betätigungswelle des Stellgliedes oder ähnlichem erfolgt über eine kompakte, spielfreie Verbindung, die im allgemeinen mit Nut und Zapfen (von 4 mm &khgr; 4 mm) nach der Norm ausgeführt ist.

Theoretisch dürfte die Verbindung der beiden Wellen miteinander keine Probleme beim Einbau aufwerfen, wenn der Endschaltermodul und das Stellglied von demselben Hersteller geliefert sind und keine Mangel aufweisen.

Leider und aus verschiedenen Gründen (verschiedene Hersteller, Ungenauigkeiten bei der Fertigung, Mangel, Beschädigungen durch den Transport, ...) treten Probleme beim Einbau häufig auf. Beispielsweise liegen die beiden Wellen, die Welle der Nocke und die Welle des Stellgliedes übereinander oder das Einführen des Zapfens in der Nut der Welle des Stellgliedes reicht nicht aus oder kommt nicht zustande. Kurzfristig bewirken diese Probleme bei dem Einbau eine Beschädigung des Endschaltermoduls, wobei dadurch die Arbeit des Gebers fraglich wird oder sogar ausbleibt.

Diese Endschaltermodule weisen noch einen weiteren Nachteil auf: im allgemeinen enthalten sie keinen lokalen Anzeiger für die Außenposition sondern einen Anzeiger, der in dem Gehäuse eingebaut und bei einer gewissen Entfernung nicht einwandfrei zu sehen ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle angeführten Nachteile abzuhelfen, indem ein Endschaltermodul vorgeschlagen wird, das für die Betätigung der Kontaktgeber eine Einrichtung mit einstellbarer Nocke enthält, die einen genauen und unverrückbaren Achsabstand gegenüber den Kontaktgebern und eine Verbindungswelle mit dem Stellglied aufweist, wobei deren Besonderheit darin besteht, zusätzlich zu der Möglichkeit einer Drehbewegung mindestesten einen Freiheitsgrad bzw. Spielraum gemä/3 einer senkrechten Richtung oder einem Winkelausschlag gegenüber der Nocke, die sie betätigt, zu besitzen.

Das Endschaltermodul gemä/3 der Erfindung weist somit die Besonderheit auf, die Funktion der Führung der Nocke für eine Drehbewegung von der Funktion der Verbindung mit der Welle des Stellgliedes zu trennen.

Ferner besteht die Besonderheit in einer nicht starren Verbindung zwischen der Verbindungswelle des Gehäuses und der Nocke, die die Kontaktgeber steuert, wobei die Achse für die Betätigung der Nocke einen Freiheitsgrad durch die Verbindungsnut mit waagrechter Achse aufweist, in die sie am Ende der Verbindungswelle eingebaut ist, die in die Betätigungswelle des Stellgliedes eingeführt wird.

Die Welle für die Betätigung der Nocke weist noch einen zusätzlichen Freiheitsgrad auf, und zwar einen Winkelausschlag in einer senkrechten Ebene zu der Nut, durch eine leichte Ausweitung nach oben von deren Lagerung in der Nocke und ihr zylindrisches oder leicht zylindrisches Ende, das in die Nut eingeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung prinzipmä/Jig näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein vertikaler Querschnitt eines nicht

einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht der Art der Ausführung

der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht des Stellungsgebers

gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt der Fig.

3;

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt der Nocke

14;

Fig. 6 eine Draufsicht der Nocke (14);

Fig. 7, 8, 9 ein Beispiel der Ausführung der Betätigungswelle 15;

Fig. 10, 11, 12 ein weiteres Beispiel der Ausführung

der Betätigungswelle 15.

Das Endschaltermodul 1, das in den Figuren dargestellt ist, ist mit der Betätigungswelle 2 eines nicht dargestellten Stellgliedes verbunden und auf einer Konsole 3, die als Support dient, befestigt.

Im Gehäuse mit Klemmkasten 4 für den elektrischen Anschluß (wird nicht ausführlich beschrieben, da es zu der eigentlichen Erfindung nicht gehört) ist auf dem Gehäuse 5 des Endschaltermoduls seitlich befestigt, jedoch ist diese Stellung nicht einschränkend und ein Klemmkasten für den Anschluß, der in dem Modul 1 integriert ist, könnte ebenfalls vorgesehen werden.

Das Gehäuse 5 des Moduls 1 besteht aus zwei trennbaren Teilen, einem Körper 6 und einem Deckel 7.

Der Körper 6 ist auf der Konsole 3 durch Klemmen mit Hilfe eines Ansatzes 36 befestigt, der anhand eines ringförmigen Bundes 3 8 die Zentrierung des Gehäuses auf der Konsole 3 sicherstellt.

Der Ansatz 36 enthält beispielsweise vier sechseckige Lagerungen 39 für Muttern, um die Zentrierung und die Befestigung des Gehäuses mit Hilfe von Schrauben nach der geltenden Norm vorzunehmen.

Der Ansatz 36 dient als untere Lauffläche für die Verbindungswelle und enthält ebenfalls eine Dichtung 40.

In dem Körper 6 ist auf Augen, die hierfür vorgesehen sind, der eigentliche Stellungsgeber 37 befestigt, der aus einer Auflageplatte 8, zwei Endschalter 9, 10 und einer Nocke 14 besteht. Die Auflageplatte 8 dient für das Tragen, das Positionieren und/oder das Führen von:

- den beiden Kontaktgebern des Endschalters 9, 10 in konventioneller Ausführung mit je einem Betätigungshebel 11, 12;

- einer einstellbaren Nocke 14, die für die Steuerung der Hebel der Kontaktgeber des Endschalters 9, 10

vorgesehen ist;

- und eventuell dem Klemmkasten 4, falls er in dem Gehäuse des Moduls 1 eingebaut ist.

Der Zweck des Gebers 37 ist die Positionierung der Kontaktgeber und das Einhalten eines genauen und unverrückbaren Achsabstandes gegenüber den Kontakten trotz Fehlern und Ungenauigkeiten bei der Herstellung oder dem Einbau und der Abnützung der Führungen, die hieraus entstehen können.

Die einstellbare Nocke (14) besteht aus:

- einer Scheibe 19 mit zwei Nockenprofilen 16, 17, je mit zwei Schrägen und auf der Scheibe diametral entgegenliegend. Die untere Seite der Scheibe 19 ist verzahnt und deren oberer Teil trägt zwei Betätigungsteile (Stütze oder Bohrung 21, 22) für das Anhängen (mit Schrauben oder durch Annieten der Spitze) von weiteren Nockenprofilen oder Geberelementen;

- einen rohrförmigen Mitnehmer 20 mit einem Bund 41 an dessen unteren Teil mit Verzahnung, auf der die Verzahnung der Scheibe 19 aufliegt, wobei die Scheibe durch eine gewellte Scheibe, die als Feder dient, gepreßt wird, und einen Sicherungsring 2 3 für den Abschluß. Die beiden Enden des Mitnehmers, das eine unter dem Bund, das andere oberhalb des Sicherungsringes 23, sorgen für die Führung. Außerdem weist der Mitnehmer axial einen durchgehenden Schlitz 43 auf, der nach oben leicht aufgeweitet ist;

- einem Führungsring 25, der in der Auflageplatte 8 integriert werden könne, jedoch aus Fertigungsgründen in der nicht einschränkenden dargestellten Art der Ausführung von der Auflageplatte 8 getrennt wurde.

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Die einstellbare Nocke 14 ist von der Betätigungswelle 15 unabhängig und in ihrem unteren Bereich durch den Führungsring 25 und in ihrem oberen Bereich durch einen querliegenden Steg 27, der über vier Zwischenstücke 28 auf der Auflageplatte 8 aufliegt, geführt.

Andererseits ist die Betätigungswelle 15 in dem Schlitz 43 des Mitnehmers gelagert. Diese Betätigungswelle 15 ist eine kleine Achse mit einem rechteckigen Querschnitt, mit einem zylindrischen oder leicht zylindrischen Ende 44 in dem Bereich, der in die Nut 30 der Verbindungswelle 24 eingeführt wird, wobei dieses Ende 44 zwei kleine seitliche Verdickungen aufweist, die das Halten der Betätigungswelle nach oben unter der Nocke 14 sicherstellt.

Die Betätigungswelle 15 durchquert völlig den Stellungsgeber 37 und wird in die Nut 30 der Verbindungswelle eingeführt. Es versteht sich, daß die Abmessungen dieser Nut 3 0 den Abmessungen des Endes 44 entsprechen.

Der Schlitz 13 als Lagerung dieser Welle 15 in dem Mitnehmer 20 ist abgeflacht und dessen Besonderheit besteht darin, eine leichte Ausweitung nach oben, hauptsächlich auf seinen beiden flachen Seiten, aufzuweisen, um einen winkligen Freiheitsgrad bzw. Spielraum in einer Richtung, die zu der Richtung der Verbindungsnut 30 senkrecht ist, entstehen zu lassen. Im allgemeinen reicht eine Ausweitung mit einem Winkel von 5° aus.

Zu der Drehbewegung (die Verbindung für eine Drehbewegung zwischen der Betätigungswelle und der Verbin-

dungswelle ist starr) besitzt die Betätigungswelle 15 somit zwei zusätzliche Freiheitsgrade in zwei senkrechten Richtungen:

- waagrechte Gleitbewegung in der Nut 30;

- Winkelausschlag durch das Ende 44 und durch die Ausweitung des Schlitzes 43 in dem Mitnehmer 20.

Somit entsteht eine gelenkige Verbindung zwischen der Nocke, die die Kontaktgeber steuert, und der VerbindungsweHe 24.

Diese gelenkige Verbindung kann mit Hilfe von anderen gleichwertigen Komponenten ausgeführt werden, beispielsweise durch das Zusammenwirken von:

- einem Schlitz, der senkrecht zu der Nut 30 verläuft;

- einer rechteckigen Achse 45 mit zwei gekreuzt angeordneten rechteckigen Teilen, wobei der eine Teil, der länger ist, in dem Schlitz 43 und der andere Teil in die Nut 3 0 eingeführt werden.

Die Verbindungswelle 24 ist für eine Drehbewegung in dem Ansatz 3 6 und in ihrem oberen Bereich in dem Ring 25 auf eine ausreichende Weise geführt und liegt auf einem Sicherungsring 40 auf, der eine geradlinige Bewegung nach unten durch Anschlag auf einem Absatz 49 innerhalb des Ansatzes 3 6 verhindert.

Die Feder 2 6 drückt einerseits auf einen Sicherungsring 40 der Welle, andererseits auf dem Stützring 25 und schiebt den Sicherungsring 40 nach unten bis zum Anschlag, wodurch bei dem Einbau ein Anheben um einige Millimeter die senkrechte Anpassung der Verbindungswelle ermöglicht.

Das Zusammenwirken der vorstehend beschriebenen Komponenten, und zwar: der Stellungsgeber 37, die Verbindungswelle 24, die nach oben angehoben wird, die gelenkige Verbindung, hat das Ausschließen aller Unbestimmtheiten aus dem Einbau und aus der Fertigung, eine einwandfreie Verbindung zwischen der Verbindungswelle 24 und der Betätigungswelle 2 des Stellgliedes zum Ziel, ungeachtet der Toleranzen, der Fehler beim Ausrichten, der Fehler, der verschiedenen Lieferfirmen.

Die Vorteile sind zahlreich:

- leichter Einbau

- längere Lebensdauer

- gute Verbindung

- geringe Gestehungskosten

Je nach Art der Verwendung oder der künftigen Weiterentwicklung der Techniken könnte die Verbindung zwischen den beiden Wellen 15 und 24 durch eine konventionelle Verbindung mit Kardangelenk, die nicht dargestellt ist, ersetzt werden.

Eine weitere Besonderheit der Vorrichtung ist das Vorhandensein eines außen liegenden Stellungsanzeigers 31 um die Verbindungswelle 24.

Die Verbindung mit Nut und Zapfen 3 2 bewirkt die Verbindung zwischen der Verbindungswelle 24 und der Betätigungswelle 2 des Stellgliedes und sorgt andererseits für die Betätigung des Anzeigers 31.

Eine weitere Besonderheit der Vorrichtung ist die Länge der Betätigungswelle 15, die für ein Hinausragen

nach oben gegenüber der Nocke vorgesehen ist, und deren Führungsteile, um einen Anschluß 3 3 für die Betätigung eines eventuellen Anzeigegerätes zu bilden, das beispielsweise in einem kleinen durchsichtigen Gehäuse eingebaut wäre, das auf der Oberseite des Deckels 7 des Moduls 1 befestigt wäre oder für die Betätigung einer jeden anderen Einrichtung, die von der Welle des Stellgliedes zu betätigen wäre, wie beispielsweise ein Stellgerät, ein analoger Stellungsgeber.

Es sei daran erinnert, da/3 die vorstehend beschriebene Art der Ausführung der Erfindung nicht einschränkend ist und da/3 die Erfindung Änderungen erfahren oder gleichwertige Varianten für die Ausführungen ermöglichen oder für andere Stellglieder angewandt werden kann.

Claims (8)

PATENTANWALT Fasanenstr. 7 DIPL.-ING. WERNER LORENZ 792 0 Heidenheim 28.04.1992 Wa/ks Akte: FME 2640 A Anmelder: MORAND Marcel rue de l'Yser F-67000 Strasbourg Frankreich Schutzansprüche

1. Endschaltermodul zum Einbau auf der Betätigungswelle eines 90"-Stellgliedes oder ähnlichem, bestehend aus zwei oder mehreren Kontaktgebern, die von einer beweglichen Nocke (14) oder ähnlichem gesteuert sind, unter mechanischer Verbindung mit einer Betätigungswelle (24) ,

dadurch gekennzeichnet, da/3
er enthält:

- Einrichtungen für einen axialen Ausgleich der Verbindungswelle;

- einen Stellungsgeber (37), der die Kontaktgeber und die Nocke (14) trägt;

- eine gelenkige Verbindung zwischen der Nocke (14) und der Verbindungswelle (24) .

2. Endschaltermodul gemä/3 dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, da/3
die Nocke (14) eine zweiteilige, verstellbare Nocke ist, wobei eine Scheibe (19) mit Nockenprofilen (16 und 17) und ein Mitnehmer (20) an der Betätigungs-

welle eingepaßt sind.

3. Endschaltermodul gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß
er außerdem eine Betätigungswelle (15) mit rechteckigem Querschnitt enthält, die in einer Nut (30) der Verbindungswelle (24) frei eingeführt wird, wobei ein erster Freiheitsgrad entsteht, und daß die Lagerung der Verbindungswelle in der beweglichen Nocke eine Ausweitung nach oben aufweist, wobei ein zweiter Freiheitsgrad entsteht.

4. Endschaltermodul gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen für einen axialen Ausgleich der Verbindungswelle aus einer breiten Führung in einem Ansatz (36) bis zu einem Absatz (49) innerhalb des besagten Ansatzes und aus einer Feder (26) für einen axialen Ausgleich bestehen.

5. Endschaltermodul gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Profile (16 und 17) der Scheibe (19) der Nocke (14) je zwei Schrägen für die Steuerung von zwei Kontaktgebern (9,10) aufweisen, wobei die Scheibe (19) auf ihrer unteren Seite eine Verzahnung aufweist, die mit einer Verzahnung der oberen Seite des Mitnehmers (2 0) zusammenwirkt.

6. Endschaltermodul gemäß dem Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß

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die Scheibe (19) der Nocke zwei Punkte für ein Anhängen (21 und 22) enthält.

7. Endschaltermodul gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungswelle (24) den Stellungsgeber (37) völlig durchquert.

8. Endschaltermodul gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß
er einen Ansatz für die Befestigung und die Zentrierung enthält.