EP1239504A1 - Steuerwalze für ein elektromechanisches Schaltgerät - Google Patents

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EP1239504A1
EP1239504A1 EP02003862A EP02003862A EP1239504A1 EP 1239504 A1 EP1239504 A1 EP 1239504A1 EP 02003862 A EP02003862 A EP 02003862A EP 02003862 A EP02003862 A EP 02003862A EP 1239504 A1 EP1239504 A1 EP 1239504A1
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EP
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control roller
core
plastic
roller
control
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Günther Reimold
Roland Winkler
Siegfried Mannuss
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EGO Elektro Geratebau GmbH
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
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    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
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    • H01H19/62—Contacts actuated by radial cams
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H2009/0088—Details of rotatable shafts common to more than one pole or switch unit
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    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H2011/0081—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches using double shot moulding, e.g. for forming elastomeric sealing elements on form stable casing

Definitions

  • the invention relates to a control roller according to the preamble of the claim 1 for installation in an electromechanical switching device.
  • the control roller has cam contours on its outer circumference. With these cam contours are switching devices when turning the control roller or the like of the switching device. Such switchgear are used, for example, to operate hobs or ovens used in electric cookers.
  • the invention has for its object one mentioned Control roller to create the disadvantages of the prior art avoids, in particular without a steel axis to be inserted later gets along and is economically advantageous to produce.
  • the stabilizing core for the control roller is formed.
  • a first plastic used for example a very high quality Plastic.
  • the roller body which is the control function itself takes over and has the cam contours, can from one second plastic consist.
  • This second plastic can do less to be of high quality than the first, especially with regard to its mechanical Characteristics. For example, it can have good sliding properties have or particularly simple in a spraying process can be used or processed.
  • a plastic optimized for the respective purposes can be used.
  • the extrusion coating of the core with the roller body results in a dimensionally stable, one-piece part.
  • Regarding the stability can be on stabilizing Inserts, for example steel axes mentioned above, because of of the core can be dispensed with. Due to the special choice of materials for the Roller body can be both easier, less expensive as well can be made to work better.
  • the molding of the two plastics facing each other compared to one usual put together the great advantage that it is a far cry offers greater stability.
  • Plastics with stabilizing additives can be used for the core are, for example, fiber-reinforced plastics. Above all on temperature resistance is to be observed.
  • a preferred option is a glass fiber reinforced plastic (GRP).
  • GRP glass fiber reinforced plastic
  • the core can have an actuating shaft for the control roller. This actuating shaft only serves to introduce the rotational forces and not to stabilize the steering roller.
  • the Center hole have holding options to secure this actuating shaft. Holding options can preferably be used as locking elements be trained.
  • the core can have recesses and / or on its outside Have projections for improved connection with what is to be molded thereon or to be extrusion-coated roller body.
  • a good connection can also be caused, for example, by a large surface roughness getting produced.
  • metal parts can be incorporated into the core, for example to improve functionality or as a stop, in particular for an actuating shaft to be inserted.
  • This Metal parts can be used as inserts during the spraying process for the Core are used.
  • the Roller body completely, at least in one area, in particular in a longitudinal area.
  • the core completely and can in a certain area, where stability against warpage is less crucial is to survive the length of the core.
  • roller body or the second plastic it should be noted that this due to the loss of stability requirements for its purposes can be optimized.
  • plastic there are good sliding properties to name for the plastic as well as a cheaper possibly also inexpensive to use and process, Plastic.
  • the control roller points several along one another along its longitudinal extent adjacent cam contours.
  • the manufacturing process for the control roller can be simplified if the cam contours in some areas in similar or corresponding cam contours are divided. It is advantageous to use high cam areas to provide the required switching precision in an area of the control roller, in which the stabilizing core runs and a delay of the Control roller prevented.
  • an electromechanical Switchgear can be created that has a control roller with the features of claim 1.
  • FIG. 3 An oblique view of a core 11 according to the invention is the first in FIG Part of a control roller shown.
  • the core 11 has an elongated, flattened central bore 12 into which an actuating shaft is introduced see FIG. 3 on the outside he has a longitudinal groove 13, which for non-rotatable connection with the to be molded onto the roller body.
  • the core points at its rear end 11 a thickening 16 in the manner of a flange-like collar. Also this serves to stabilize the connection to the control roller, in particular longitudinal.
  • Figure 2 shows a finished control roller 18. It consists of the core 11, which has been overmolded with a roller body 20.
  • the roller body 20 is divided into several areas. At its front end, except for a small protrusion that is essentially flat with the core 11 completes, a so-called locking star 21 is formed. About this A locking core can achieve a rastered rotation of the control roller 18 become.
  • An actuating shaft 26 is inserted into the central bore 12, on the again a rotary knob or the like is used as a handle.
  • the Actuating shaft 26 has an elongated shaft body 27 whose end projecting into the control roller 18 has a circumferential groove 28 is provided. In this groove 28, the projection 15 can snap to the Lock the actuating shaft 26 with the control roller 18. About the flattening the central bore 12 or the shaft body 27 becomes a non-rotating Connection guaranteed.
  • the operating shaft 26 a stop disc 29, up to which it in the control roller 18 is inserted.
  • the core is first made from a first one Plastic, for example with the features described above, manufactured.
  • the core is then sprayed in a second step overmolded with the roller body made of the second plastic. This The process can take place promptly or separately.
  • the finished control roller can be provided with an actuating shaft and can be installed in a switching device.

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  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Steuerwalze (18) zum Einbau in ein elektromechanisches Schaltgerät geschaffen werden. Die Steuerwalze (18) weist an ihrem Außenumfang Nockenkonturen (23) auf, um Schalteinrichtungen des Schaltgeräts zu betätigen. Die Steuerwalze (18) besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Kern (11) und einem Walzenkörper (20). Beide Teile sind aus Kunststoff, wobei für jedes Teil ein für diesen Zweck optimierter Kunststoff vorgesehen ist. Der Kern (11) besteht aus einem wärme- und formstabilen ersten Kunststoff, und der Walzenkörper (20) besteht aus einem wirtschaftlich verarbeitbaren zweiten Kunststoff. Der Kern (11) ist mit dem Walzenkörper (20) umspritzt und bildet eine Einheit. <IMAGE>

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Steuerwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Einbau in ein elektromechanisches Schaltgerät. Die Steuerwalze weist Nockenkonturen an ihrem Außenumfang auf. Mit diesen Nockenkonturen werden beim Drehen der Steuerwalze Schalteinrichtungen o. dgl. des Schaltgeräts betätigt. Solche Schaltgeräte werden beispielsweise zur Bedienung von Kochfeldern oder Backöfen bei Elektroherden eingesetzt.
Es ist bekannt, solche Steuerwalzen aus Kunststoff, beispielsweise Duro- oder Thermoplasten, durch einen Spritzvorgang zu fertigen. Eine Achse, auf der die Steuerwalze sitzt und über die sie gedreht wird, kann nachträglich zur Stabilisierung des Walzenkörpers eingesetzt werden. Hierfür werden beispielsweise Stahlachsen verwendet. Dies dient auch dazu, den bei Einsatztemperaturen von ungefähr 150°C starken Verzug einer Steuerwalze aus einem oben genannten Kunststoff zu vermeiden.
Vor allem bei längeren Steuerwalzen für eine größere Anzahl von Schaltfunktionen ist die Verzugsstabilität ausschlaggebend.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Steuerwalze zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere ohne eine nachträglich einzusetzende Stahlachse auskommt und wirtschaftlich vorteilhaft herstellbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Steuerwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im folgenden näher beschrieben. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß sind zwei verschiedene Materialien, der besseren Herstellbarkeit halber Kunststoffe, vorgesehen. Aus dem einen Kunststoff wird der stabilisierende Kern für die Steuerwalze gebildet. Um dessen mechanische Eigenschaften zu verbessern, wird ein wärme- und formstabiler erster Kunststoff verwendet, beispielsweise ein sehr hochwertiger Kunststoff. Der Walzenkörper, der die Steuerfunktion an sich übernimmt und dazu die Nockenkonturen aufweist, kann aus einem zweiten Kunststoff bestehen. Dieser zweite Kunststoff kann weniger hochwertig sein als der erste, insbesondere bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften. Dafür kann er beispielsweise gute Gleiteigenschaften aufweisen oder besonders einfach in einem Spritzverfahren einsetzbar oder verarbeitbar sein. Somit kann für jedes der beiden Teile ein für die jeweiligen Zwecke optimierter Kunststoff verwendet werden.
Durch das Umspritzen des Kerns mit dem Walzenkörper ergibt sich ein formstabiles, einstückiges Teil. Bezüglich der Stabilität kann auf stabilisierende Einsätze, beispielsweise oben genannte Stahlachsen, wegen des Kerns verzichtet werden. Durch die spezielle Materialwahl für den Walzenkörper kann dieser sowohl einfacher, kostengünstiger als auch auf seine Funktion besser abgestimmt hergestellt werden. Das Umspritzen der beiden Kunststoffe miteinander weist im Vergleich zu einem üblichen Zusammenstecken den großen Vorteil auf, daß es eine weitaus größere Stabilität bietet.
Für den Kern können Kunststoffe mit Stabilisierungszusätzen verwendet werden, beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe. Vor allem auf Temperaturbeständigkeit ist zu achten. Eine bevorzugte Möglichkeit ist ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK). Bei einer hohen Materialstabilität kann der Kern dünnwandig und zumindest teilweise hohl ausgebildet sein nach Art eines Rohrs o. dgl., bevorzugt mit einer länglichen Mittelbohrung. Der Kern kann eine Betätigungswelle für die Steuerwalze aufweisen. Diese Betätigungswelle dient lediglich zur Einbringung der Drehkräfte und nicht zur Stabilisierung der Steuerwalze. Dabei kann die Mittelbohrung Haltemöglichkeiten aufweisen zur Sicherung dieser Betätigungswelle. Haltemöglichkeiten können bevorzugt als Rastelemente ausgebildet sein.
Weiterhin kann der Kern an seiner Außenseite Ausnehmungen und/oder Vorsprünge aufweisen zur verbesserten Verbindung mit dem daran anzuspritzenden bzw. umzuspritzenden Walzenkörper. Eine gute Verbindung kann auch beispielsweise durch eine große Oberflächenrauhigkeit hergestellt werden.
Zusätzlich können in den Kern Metallteile eingearbeitet sein, die beispielsweise zur Funktionsverbesserung bzw. als Anschlag, insbesondere für eine einzuschiebende Betätigungswelle, dienen können. Diese Metallteile können als Einlegeteile während des Spritzvorgangs für den Kern eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsmöglichkeit der Erfindung umgibt der Walzenkörper den Kern zumindest in einem Bereich vollständig, insbesondere in einem Längsbereich. Besonders bevorzugt ummantelt der Walzenkörper den Kern vollständig und kann in einem gewissen Bereich, bei dem eine Stabilität gegen Verzug weniger ausschlaggebend ist, in seiner Länge auch über den Kern überstehen.
Bezüglich des Walzenkörpers bzw. des zweiten Kunststoffes ist zu beachten, daß dieser wegen der wegfallenden Stabilitätsanforderungen für seine Zwecke optimiert werden kann. Hier sind zuvorderst gute Gleiteigenschaften für den Kunststoff zu nennen sowie ein an sich kostengünstiger, eventuell auch kostengünstig einsetzbarer und verarbeitbarer, Kunststoff.
Entlang ihrer Längsausdehnung weist die Steuerwalze mehrere aneinander angrenzende Nockenkonturen auf. Das Herstellungsverfahren für die Steuerwalze kann vereinfacht werden, wenn die Nockenkonturen bereichsweise in ähnliche bzw. einander entsprechende Nockenkonturen aufgeteilt sind. Dabei ist es von Vorteil, die Nockenbereiche mit hoher erforderlicher Schaltpräzision in einem Bereich der Steuerwalze vorzusehen, in dem der stabilisierende Kern verläuft und einen Verzug der Steuerwalze verhindert.
Des weiteren kann im Rahmen der Erfindung ein elektromechanisches Schaltgerät geschaffen werden, das eine Steuerwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 aufweist.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
einen Kern,
Fig. 2
die Steuerwalze bestehend aus dem Kern aus Figur 1 mit einem umspritzten Walzenkörper und
Fig. 3
einen Schnitt durch den Walzenkörper aus Figur 2 samt einzusetzender Betätigungswelle.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist in Schrägansicht ein erfindungsgemäßer Kern 11 als erstes Bestandteil einer Steuerwalze dargestellt. Der Kern 11 weist eine längliche, abgeflachte Mittelbohrung 12 auf, in die eine Betätigungswelle eingebracht werden kann, siehe hierzu Figur 3. An seiner Außenseite weist er eine Längsnut 13 auf, die zur verdrehsicheren Verbindung mit dem anzuspritzenden Walzenkörper dient. Des weiteren sind zwei Ausnehmungen 14 angeformt, die zur stabilen Verbindung mit dem Walzenkörper gegen Verdrehen dienen. An seinem hinteren Ende weist der Kern 11 eine Verdickung 16 nach Art eines flanschartigen Kragens auf. Auch diese dient zur Stabilisierung der Verbindung mit der Steuerwalze, insbesondere in Längsrichtung.
Die Figur 2 zeigt eine fertige Steuerwalze 18. Sie besteht aus dem Kern 11, der mit einem Walzenkörper 20 umspritzt worden ist. Der Walzenkörper 20 ist in mehrere Bereich aufgeteilt. An seinem vorderen Ende, das bis auf einen kleinen Überstand im wesentlichen plan mit den Kern 11 abschließt, ist ein sogenannter Raststern 21 angeformt. Über diesen Rastkern kann eine gerasterte Drehung der Steuerwalze 18 erreicht werden.
Daran anschließend sind durch flanschartige Scheiben 22 Bereiche des Walzenkörpers 20 abgetrennt. Innerhalb dieser Scheiben 22 können verschiedenartig ausgebildete Nockenkonturen verlaufen. An die Scheiben 22 schließen sich mehrere Nocken 23 an, die sich bis hin zu einem Abschlußflansch 24 erstrecken. Mit diesen Nocken 23 können beispielsweise reine Schaltfunktionen ausgelöst werden, während mit zwischen den Scheiben 22 befindlichen Nockenkonturen, die sich kontinuierlich in ihrer Dicke ändern, beispielsweise Einstellvorgänge vorgenommen werden können. Die genaue Funktion eines mit einer solchen Steuerwalze ausgestatteten Schaltgeräts braucht hier nicht erläutert zu werden, da sie dem Fachmann geläufig ist.
Aus dem Schnitt in Figur 3 durch die Steuerwalze 18 läßt sich entnehmen, wie der Walzenkörper 20 um den Kern 11 herumgespritzt ist. Es ist zu erkennen, wie über die Längsnut 13 eine Verdrehsicherung sowie über die Verdickung 16 eine Sicherung gegen Auseinanderziehen in der Länge erzielt wird. Des weiteren ist in der Mittelbohrung 12 des Kerns 11 ein Vorsprung 15 ausgebildet. Dieser kann beispielsweise mit den Ausnehmungen 14, siehe Figur 1, korrespondieren.
In die Mittelbohrung 12 wird eine Betätigungswelle 26 eingesetzt, an der wiederum ein Drehknebel o. dgl. als Griffmöglichkeit angesetzt wird. Die Betätigungswelle 26 weist einen länglichen Wellenkörper 27 auf, an dessen in die Steuerwalze 18 ragendem Ende eine umlaufende Nut 28 vorgesehen ist. In diese Nut 28 kann der Vorsprung 15 einrasten, um die Betätigungswelle 26 mit der Steuerwalze 18 zu verriegeln. Über die Abflachung der Mittelbohrung 12 bzw. des Wellenkörpers 27 wird eine verdrehsichere Verbindung gewährleistet. Des weiteren weist die Betätigungswelle 26 eine Anschlagscheibe 29 auf, bis zu der sie in die Steuerwalze 18 eingeschoben wird.
Zur Herstellung einer Steuerwalze wird zuerst der Kern aus einem ersten Kunststoff, beispielsweise mit den oben beschriebenen Merkmalen, hergestellt. Anschließend wird der Kern in einem zweiten Spritzvorgang mit dem Walzenkörper aus dem zweiten Kunststoff umspritzt. Dieser Vorgang kann zeitnah oder auch getrennt erfolgen. Abschließend kann die fertige Steuerwalze mit einer Betätigungswelle versehen werden und in ein Schaltgerät eingebaut werden.

Claims (10)

  1. Steuerwalze zum Einbau in ein elektromechanisches Schaltgerät, wobei die Steuerwalze (18) geformte Nockenkonturen (23) an ihrem Außenumfang aufweist um Schalteinrichtungen des Schaltgeräts zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerwalze aus mindestens zwei verschiedenen Kunststoffen besteht, wobei ein Kunststoffteil einen Kern (11) bildet und aus einem wärmeund formstabilen ersten Kunststoff besteht, und wobei ein Walzenkörper (20) mit den Nockenkonturen (23) aus einem zweiten Kunststoff an den Kern angespritzt ist und diesen zumindest teilweise umgibt.
  2. Steuerwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kunststoff Stabilisierungszusätze aufweist, vorzugsweise ein faserverstärkter Kunststoff ist, insbesondere GFK.
  3. Steuerwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) dünnwandig und zumindest teilweise hohl ausgebildet ist zur Aufnahme einer Betätigungswelle (26) für die Steuerwalze (18), wobei er vorzugsweise eine Mittelbohrung (12) aufweist, die insbesondere abgeflacht ist.
  4. Steuerwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelbohrung (12) des Kerns (11) Haltemöglichkeiten aufweist zur Sicherung einer Betätigungswelle (26) für die Steuerwalze (18), wobei vorzugsweise die Haltemöglichkeiten als Rastelemente (15) ausgebildet sind.
  5. Steuerwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) an seiner Außenseite Ausnehmungen (13, 14) und/oder Vorsprünge (16) aufweist zur Verbindung mit dem umspritzten Walzenkörper (20).
  6. Steuerwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kern (11) Metallteile eingearbeitet sind, vorzugsweise als Einlegeteile.
  7. Steuerwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (20) den Kern (11) zumindest in einem Bereich völlig umgibt, vorzugsweise den gesamten Kern ummantelt.
  8. Steuerwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kunststoff des Walzenkörpers (20) gute Gleiteigenschaften aufweist, wobei er insbesondere aus einem verfahrenstechnisch einfach und wirtschaftlich vorteilhaft einsetzbaren Kunststoff besteht.
  9. Steuerwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenkonturen (23) der Steuerwalze (18) bereichsweise in ähnliche bzw. einander entsprechende Nockenkonturen aufgeteilt sind.
  10. Elektromechanisches Schaltgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuerwalze (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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