EP0249810A2 - Elektrischer Schalter - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim 1 and to the use thereof.
- the present invention has for its object to provide a switch, the actuator can be acted upon from a variety of different directions to inevitably perform the switching function. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
- a switch according to the invention in a protective device for machines according to the characterizing part of claim 9.
- the rod is arranged, for example, at a short distance in front of the inlet nip of a pair of rollers of a printing press, only a slight displacement of the rod is required to interrupt the circuit.
- a finger between a roller and the When the rod is pulled the displacement of the rod on the finger translates in proportion to the distance from the switch, so that it practically interrupts the circuit and switches off the machine.
- the protective device is designed in accordance with claim 10, the above-mentioned translation effect occurs at every point on the rod, so that the protective device can be implemented with practically any desired sensitivity.
- a housing jacket 3 with an opening 4 is screwed onto a rotationally symmetrical base body 1 with an external thread 2.
- Base body 1 and housing jacket 3 consist of an electrically insulating material.
- a contact pin 5 sits axially in the base body 1 and can be connected to a circuit at 6.
- the base body l forms a flat support 7, which is surmounted by the free end 8 of the contact pin 5.
- the housing shell 3 is provided with a cylindrical inner surface 9 within which a disk-shaped part 10 of the movable contact 11 is mounted.
- the peripheral surface of the disk-shaped part l0 is rounded in cross section, the radius R being at least approximately equal in the diameter of the part l0.
- the part l0 is also with little play in the housing shell 3, so that it can be pivoted in the manner shown in Fig. 2. Furthermore, it has a circular edge 12 on the side facing the support 7, which in turn lies in a plane parallel to the support 7.
- An actuating cam l3 adjoins the disk-shaped part l0 of the movable contact 11 axially, the outer end of which is rounded. The lateral distance between the actuating cam l3 to the opening 4 is so large that the disk-shaped part l0 can be pivoted in the manner shown in FIG. 2, in which it is lifted off the end 8 of the contact pin 5.
- a foam rubber ring l4 is inserted, which is prestressed when the housing cover 3 is screwed onto the base body l and presses the disc-shaped part l0 against the end 8 of the contact pin 5, which acts as a spacer, so that there is a slight distance l5 of a few tenths of a millimeter between the edge l2 and the support 7 and a current flow from the fixed to the movable contact 6 or 11 is possible.
- the fixed contact 5 and the movable contact ll consist of electrically conductive material.
- each lateral force component on the cam l3 causes the disk-shaped part l0 to pivot or tilt according to FIG. 2, as a result of which the edge l2 at one point with the support 7 of the insulating base body 1 comes to rest, as a result of which the part 10 stands out from the support 7 in such a way that the contact with the fixed contact 5 is canceled (and thus the circuit is interrupted).
- the sensitivity of the switch can be within wide limits be varied.
- FIGS. 1 and 2 show a use of the switch according to FIGS. 1 and 2 in a safety device on a printing press.
- Two switches are attached to the cheeks l6 of the machine stand in a symmetrical arrangement. These are arranged in a circuit 17 interrupting the machine drive.
- the actuating cams l3 of the two switches are electrically conductively connected to one another by a tube l8 which is loosely pushed over them.
- the tube is arranged as close as possible to the inlet nip between printing unit rollers 19 (the upper one is not shown) and in a parallel alignment to these.
- the elastic preload of the foam rubber rings l4 must be so great that, despite the weight of the tube l8, the fixed and movable contacts 5 and 11 touch, or the edge l2 and the support 7 are aligned in parallel and thereby close the circuit l7 . If, for example, an operator reaches with a finger or hand at 20 between the tube l8 and one of the two pressure rollers l9 forming the inlet gap, the tube l8 is slightly pressed away from the pressure roller l9, with the tube ends pivoting the actuating cams l3.
- a housing body 20 is provided with a blind hole 2l, which forms a cylindrical inner surface 9 ⁇ .
- the movable contact ll ⁇ is arranged, the disc-shaped part l0 ⁇ front has an electrically conductive layer.
- the laterally raised edges of part l0 ⁇ are rounded, the radius of curvature R ⁇ being at least approximately equal to its diameter.
- the 7 ⁇ of the support Blind hole 2l facing edge l2 ⁇ of part l0 ⁇ also lies in one plane.
- the movable contact ll ⁇ has on the side facing away from the edge l2 ⁇ an annular shoulder which is in contact with a prestressed foam rubber ring l4 ⁇ , which in turn is supported against an annular disk 23 held by a snap ring 22.
- the snap ring 22 is seated in an annular groove open in the cylindrical inner surface.
- the movable contact ll ⁇ extends through the foam rubber ring l4 ⁇ , the washer 23 and the snap ring 22 to the outside and forms a socket-like actuating cam 24 with a circular access opening, which is delimited by an annular rib 25 with a rounded cross section. If (as in the application example according to FIG. 3) a tube l8 ⁇ with one end is pushed into the actuating cam 24, the movable contact ll ⁇ can be pivoted on all sides, the foam rubber ring l4 ⁇ generating a restoring force that wants to align the edge l2 ⁇ parallel to the support 7 ⁇ .
- the support 7 ⁇ of the blind hole 2l is axially protruded from the end 8 ⁇ of the fixed contact pin 5 ⁇ , which holds the non-pivoted, disc-shaped part l0 ⁇ at a distance l5 ⁇ from the plane 7 ⁇ when it is pressed under the uniform pressure of the foam rubber ring l4 ⁇ against the contact pin 5 ⁇ .
- the outer end of the contact pin 5 ⁇ is used to connect an electrical conductor.
- a second bore 26 is in the bottom of the housing body 20 parallel to the fixed contact 5 ⁇ a pin-shaped conductor 27 axially displaceable therein.
- the conductor 27 is pressed by a coil spring 28 prestressed under pressure beyond the plane 7 ⁇ into a constant contact with the conductive layer of the part l0 ⁇ .
- the outer end of the conductor 27 is used to connect an electrical line, the conductor connections mentioned being covered by a removable protective hood 29 which is detachably connected to the housing body 20.
- the movable contact ll ⁇ is pivoted by a pressure on the tube l8 ⁇ , the conductor 27 always remains in contact with the movable contact ll ⁇ , which is lifted by tilting on the support 7 ⁇ from the tip 8 ⁇ of the fixed contact pin 5 ⁇ .
- the foam rubber ring l4 ⁇ presses the disk-shaped part l0 ⁇ and the movable contact pin 27 back until it touches the contact pin 5 ⁇ again and closes the circuit.
- the foam rubber ring l4 or l4 ⁇ can be replaced by a coil spring.
- the contact pin 5 ' is surrounded by an insulator 35, on which a contact ring 36 is pushed axially and with play and is pressed against a stop 38 by a spring 37.
- the springs 3l and 37 can be connected to electrical circuits. If a force is applied to the cam l3 ⁇ , the ring disk 30 is pivoted or tilted away from the contact disk 33 and the circuit 39 is interrupted. When this force application moves the movable contact ll ⁇ axially until its washer 30 touches the contact ring 36, the circuit 40 which has been interrupted until then is closed.
- the conductor 27 can be arranged in a housing-fixed manner in an annular groove surrounding the contact pin 7.
- An electrically conductive, spring-loaded coil spring made of beryllium bronze is arranged in this annular groove. This is in every position of the movable contact ll ⁇ with its conductive layer on the one hand and the conductor 27 on the other in contact.
- the preload of this electrically conductive spring must, however, be smaller than that of the foam rubber ring l4 ⁇ or a spring instead of this.
- the movable contact 11 has a circular disk 29 with a rounded, peripheral surface. With this, the actuating cam l3 ⁇ is firmly connected. Both are made of insulating material. It also has an electrically conductive washer 30, which is always held in contact with the washer 29 by a helical spring 3l.
- the Ring disk 30 is provided with a central bore 32.
- the stationary contact pin 5 ⁇ protrudes through the bore 32 and is provided at the free end with a contact disk 33. This lies in a blind hole 34 in the disk 29 and has a larger diameter than the bore 32.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruches l und auf eine Verwendung desselben.
- Bekannt sind Dreh-, Kipp- und Drucktastenschalter, welche den Nachteil haben, dass der Kraftangriff zu ihrer Betätigung längs einer bestimmten Linie (Gerade oder Kurve) erfolgen muss. Zudem erfolgt in der Regel das Unterbrechen des Stromflusses nicht zwangsweise, weil sie ein Federelement aufweisen, das nach einem Bruch auch in der Ausschaltstellung noch zufällig den Stromkreis schliessen kann.
- Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Schalter zu schaffen, dessen Betätigungsorgan aus einer Vielzahl verschiedener Richtungen beaufschlagt werden kann, um die Schaltfunktion zwangsläufig auszuführen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches l.
- Vorteilhaft ist die Verwendung eines erfindungsgemässen Schalters in einer Schutzvorrichtung für Maschinen gemäss dem Kennzeichen des Anspruches 9. Wird die Stange z.B. mit geringem Abstand vor dem Einlaufspalt eines Walzenpaares einer Druckmaschine angeordnet, bedarf es nur einer geringsten Verschiebung der Stange, um den Stromkreis zu unterbrechen. Wird beispielsweise ein Finger zwischen eine Walze und die Stange gezogen, übersetzt sich der Verschiebeweg der Stange beim Finger proportional zum Abstand vom Schalter, so dass dieser praktisch momentan den Stromkreis unterbricht und die Maschine abschaltet. Wird die Schutzvorrichtung entsprechend dem Anspruch l0 ausgestaltet, ergibt sich der genannte Übersetzungseffekt an jeder Stelle der Stange, so dass die Schutzvorrichtung praktisch in jeder gewünschten Empfindlichkeit ausgeführt werden kann.
- Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
- Fig. l und 2 einen Querschnitt durch den rotationssymmetrischen Schalter mit geschlossenen und offenen Kontakten,
- Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Anwendungsbeispiel,
- Fig. 4 und 5 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit geschlossenen und offenen Kontakten, und
- Fig. 6 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel.
- Auf einem rotationssymmetrischen Grundkörper l mit einem Aussengewinde 2 ist ein Gehäusemantel 3 mit einer Durchbrechung 4 aufgeschraubt. Grundkörper l und Gehäusemantel 3 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material. Im Grundkörper l sitzt axial ein Kontaktstift 5, der bei 6 an einen Stromkreis anschliessbar ist. Der Grundkörper l bildet ein ebenes Auflager 7, das vom freien Ende 8 des Kontaktstiftes 5 überragt wird. Der Gehäusemantel 3 ist mit einer zylindrischen Innenfläche 9 versehen innerhalb der ein scheibenförmiger Teil l0 des beweglichen Kontaktes ll gelagert ist. Die periphere Fläche des scheibenförmigen Teils l0 ist im Querschnitt kreisförmig gerundet, wobei der Radius R mindestens näherungsweise gleich im Durchmesser des Teiles l0 ist. Der Teil l0 liegt zudem mit geringem Spiel im Gehäusemantel 3, so dass er in der in Fig. 2 gezeigten Weise verschwenkt werden kann. Weiter weist er auf der dem Auflager 7 zugewandten Seite einen kreisförmigen Rand l2 auf, der seinerseits in einer zum Auflager 7 parallelen Ebene liegt. Axial an den scheibenförmigen Teil l0 des beweglichen Kontakts ll schliesst eine Betätigungsnocke l3 an, deren äusseres Ende kugelig gerundet ist. Der seitliche Abstand zwischen der Betätigungsnocke l3 zur Durchbrechung 4 ist so gross, dass das scheibenförmige Teil l0 in der in Fig. 2 gezeigten Weise verschwenkt werden kann, in der es vom Ende 8 des Kontaktstiftes 5 abgehoben ist. Zwischen dem scheibenförmigen Teil l0 und dem Gehäusemantel 3 ist weiter ein Moosgummiring l4 eingelegt, der beim Festschrauben des Gehäusedeckels 3 auf dem Grundkörper l auf Druck vorgespannt wird und das scheibenförmige Teil l0 gegen das Ende 8 des Kontaktstiftes 5 drückt, der als Abstandhalter wirkt, so dass zwischen dem Rand l2 und dem Auflager 7 ein geringfügiger Abstand l5 von wenigen Zehntelmillimetern besteht und ein Stromfluss vom festen zum beweglichen Kontakt 6 bzw. ll möglich ist. Der feste Kontakt 5 und der bewegliche Kontakt ll bestehen aus elektrisch leitendem Material. Ist der Schalter mit der Anschlussstelle 6 und dem Betätigungsnocken l3 in einen Stromkreis geschaltet, so bewirkt jede seitliche Kraftkomponente auf den Nocken l3 ein Verschwenken bzw. Kippen des scheibenförmigen Teils l0 entsprechend Fig. 2, wodurch der Rand l2 an einer Stelle mit dem Auflager 7 des isolierenden Grundkörpers l zur Anlage kommt, wodurch sich der Teil l0 vom Auflager 7 derart abhebt, dass die Berührung mit dem festen Kontakt 5 aufgehoben (und damit der Stromkreis unterbrochen) wird.
- Durch eine Veränderung des Abstandes l5 (in dem man den Kontaktstift 5 nicht oder mehr oder weniger über die Ebene 7 vorstehen lässt) oder der Länge des Betätigungsnockens l3 oder des Durchmessers des scheibenförmigen Teils l0 und der übrigen Schalterteile kann die Empfindlichkeit des Schalters in weiten Grenzen variert werden.
- Fig. 3 zeigt eine Verwendung des Schalters nach Fig. l und 2 in einer Sicherheitsvorrichtung an einer Druckmaschine. An den Wangen l6 des Maschinenständers sind in symmetrischer Anordnung zwei Schalter befestigt. Diese sind in einem den Maschinenantrieb unterbrechenden Stromkreis l7 angeordnet. Die Betätigungsnocken l3 der beiden Schalter sind durch ein lose darüber geschobenes Rohr l8 miteinander elektrisch leitend verbunden. Das Rohr ist möglichst nahe am Einlaufspalt zwischen Druckwerkwalzen l9 (die obere ist nicht dargestellt) und in paralleler Ausrichtung zu diesen angeordnet. Die elastische Vorspannung der Moosgummiringe l4 muss dabei so gross sein, dass sich trotz des Gewichtes des Rohres l8 der feste und der bewegliche Kontakt 5 bzw. ll berühren, bzw. der Rand l2 und der Auflager 7 parallel ausgerichtet sind und dadurch den Stromkreis l7 schliessen. Gelangt nun beispielsweise eine Bedienungsperson mit einem Finger oder einer Hand bei 20 zwischen das Rohr l8 und eine der beiden den Einlaufspalt bildenden Druckwalzen l9, so wird das Rohr l8 leicht von der Druckwalze l9 weg gedrückt, womit die Rohrenden die Betätigungsnocken l3 verschwenken. Da das Rohr l8 an seinen Enden gelenkig an den Betätigungsnocken l3 gelagert ist, erzeugt die bei "Z" auftretende Verschiebung des Rohres l8 entsprechend den Abständen zu den Betätigungsnocken l3 (Rohrenden) eine Übersetzungswirkung, was ein praktisch momentanes Unterbrechen des Stromkreises wenigstens bei einem der beiden Schalter ermöglicht.
- Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 bezeichnen gleiche Ziffern gleiche oder äquivalente Teile wie im Beispiel nach den Fig. l bis 3.
- Ein Gehäusekörper 20 ist mit einem Sackloch 2l versehen, das eine zylindrische Innenfläche 9ʹ bildet. In diesem ist der bewegliche Kontakt llʹ angeordnet, dessen scheibenförmiges Teil l0ʹ stirnseitig eine elektrisch leitende Schicht aufweist. Die seitlich hochgezogenen Ränder des Teils l0ʹ sind gerundet, wobei der Rundungsradius Rʹ mindestens angenähert gleich seinem Durchmesser ist. Der dem Auflager 7ʹ des Sackloches 2l zugewandte Rand l2ʹ des Teils l0ʹ liegt ebenfalls in einer Ebene. Der bewegliche Kontakt llʹ weist auf der dem Rand l2ʹ abgewandten Seite eine Ringschulter auf, die in Berührung mit einem auf Druck vorgespannten Moosgummiring l4ʹ steht, der sich seinerseits gegen eine von einem Sprengring 22 gehaltene Ringscheibe 23 abstützt. Der Sprengring 22 sitzt in einer in die zylindrische Innenfläche offenen Ringnut. Der bewegliche Kontakt llʹ erstreckt sich durch den Moosgummiring l4ʹ, die Ringscheibe 23 und den Sprengring 22 nach aussen und bildet eine gelenkpfannenartige Betätigungsnocke 24 mit einer kreisrunden Zugangsöffnung, die durch eine Ringrippe 25 mit gerundetem Querschnitt begrenzt ist. Wird (wie beim Anwendungsbeispiel nach Fig. 3) ein Rohr l8ʹ mit einem Ende in die Betätigungsnocke 24 geschoben, kann der bewegliche Kontakt llʹ allseits verschwenkt werden, wobei der Moosgummiring l4ʹ eine Rückstellkraft erzeugt, die den Rand l2ʹ parallel zum Auflager 7ʹ ausrichten will.
- Das Auflager 7ʹ des Sackloches 2l wird axial vom Ende 8ʹ des festen Kontaktstiftes 5ʹ überragt, der das nicht verschwenkte, scheibenförmige Teil l0ʹ im Abstand l5ʹ von der Ebene 7ʹ hält, wenn es unter dem gleichmässigen Druck des Moosgummiringes l4ʹ gegen den Kontaktstift 5ʹ gedrückt wird. Das äussere Ende des Kontaktstiftes 5ʹ dient dem Anschluss eines elektrischen Leiters.
- Um den elektrischen Stromkreis vom festen Kontakt 5ʹ und dem beweglichen Kontakt llʹ nicht über das Rohr l8ʹ führen zu müssen (wie im Beispiel nach den Fig. l bis 3), ist im Boden des Gehäusekörpers 20 parallel zum festen Kontakt 5ʹ eine zweite Bohrung 26 mit einem darin axial verschiebbaren stiftförmigen Leiter 27 vorgesehen. Der Leiter 27 wird durch eine auf Druck vorgespannte Schraubenfeder 28 über die Ebene 7ʹ hinaus in eine ständige Anlage mit der leitenden Schicht des Teils l0ʹ gedrückt. Das äussere Ende des Leiters 27 dient dem Anschluss einer elektrischen Leitung, wobei die erwähnten Leiteranschlüsse durch eine abnehmbare Schutzhaube 29 abgedeckt sind, welche lösbar mit dem Gehäusekörper 20 verbunden ist. Wird bei diesem Ausführungsbeispiel der bewegliche Kontakt llʹ durch einen Druck auf das Rohr l8ʹ verschwenkt, bleibt der Leiter 27 stets in Berührung mit dem beweglichen Kontakt llʹ, der durch ein Kippen auf dem Auflager 7ʹ von der Spitze 8ʹ des festen Kontaktstiftes 5ʹ abgehoben wird. Bei einer Entlastung des Rohres l8ʹ drückt der Moosgummiring l4ʹ das scheibenförmige Teil l0ʹ und den beweglichen Kontaktstift 27 zurück, bis es den Kontaktstift 5ʹ wieder berührt und den Stromkreis schliesst.
- Der Moosgummiring l4 bzw. l4ʹ kann durch eine Schraubenfeder ersetzt werden.
- Der Kontaktstift 5ʺ ist von einem Isolator 35 umgeben, auf den axial und mit Spiel ein Kontaktring 36 aufgeschoben und durch eine Feder 37 gegen einen Anschlag 38 gedrückt ist.
- Die Federn 3l und 37 sind an elektrische Stromkreise anschliessbar. Erfolgt ein Kraftangriff an der Nocke l3ʺ wird die Ringscheibe 30 von der Kontaktscheibe 33 weggeschwenkt bzw. weggekippt und der Stromkreis 39 unterbrochen. Verschiebt sich bei diesem Kraftangriff der bewegliche Kontakt llʺ axial bis seine Ringscheibe 30 den Kontaktring 36 berührt, wird der bis dahin unterbrochene Stromkreis 40 geschlossen.
- Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann bei einem Schalter gemäss den Fig. 4 und 5 der Leiter 27 gehäusefest in einer den Kontaktstift 7 korzentrisch umgebenden Ringnut angeordnet sein. In dieser Ringnut ist eine elektrisch leitende, auf Druck vorgespannte Schraubenfeder aus Beryllium-Bronce angeordnet. Diese steht in jeder Lage des beweglichen Kontaktes llʹ mit dessen leitender Schicht einerseits und dem Leiter 27 anderseits in Berührung. Die Vorspannung dieser elektrisch leitenden Feder muss allerdings kleiner sein als jene des Moosgummiringes l4ʹ bzw. einer statt diesem vorhandenen Feder.
- Beim Beispiel nach Fig. 6 bezeichnen gleiche Hinweisziffern funktionell gleiche Teile wie bei den Fig. l bis 5. Der bewegliche Kontakt llʺ weist eine kreisförmige Scheibe 29 mit gerundeter, peripherer Fläche auf. Mit dieser ist die Betätigungsnocke l3ʺ fest verbunden. Beide bestehen aus isolierendem Material. Weiter weist er (llʺ) eine elektrisch leitende Ringscheibe 30 auf, die durch eine Schraubenfeder 3l stets in Anlage mit der Scheibe 29ʹ gehalten ist. Die Ringscheibe 30 ist mit einer zentralen Bohrung 32 versehen. Der ortsfeste Kontaktstift 5ʺ ragt durch die Bohrung 32 hindurch und ist am freien Ende mit einer Kontaktscheibe 33 versehen. Diese liegt in einem Sackloch 34 in der Scheibe 29 und hat einen grösseren Durchmesser als die Bohrung 32. Wenn die Ringscheibe 30 mit der Scheibe 29 stromschlüssig in Berührung steht, liegt die Scheibe 29 am ringförmigen Auflager 7ʺ an.
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