Beschreibung Magnetisch aktivierte Kontaktiereinrichtung
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine magnetisch betätigte Kontaktiereinrichtung, bei der durch Auslösung mittels Magnetkraft Kontakte wie Signal- oder auch Schaltkontakte in Form von Kontaktköpfen und Gegenkontakten geschlossen werden können.
Es ist beispielsweise aus der DE 296 10 996 eine elektromechanische Verbindungsvorrichtung bekannt. Zwei Teile der Verbindungsvorrichtung, die grundsätzlich den Funktionen von Stecker und Steckerkupplung entsprechen, können in verschiedene Stellungen gegeneinander gesetzt werden. Lediglich in einer bestimmten Stellung passen sie jedoch aufgrund mechanischer Codierung auf vorgesehene Art und Weise zusammen. Durch eine magnetische Codierung mittels in bestimmter Weise positionierter, unterschiedlich gepolter Magnete kann nur in dieser passenden Stellung ein Schließen mehrerer Kontakte erfolgen. Hier- bei ist jedoch die Verwendungsmöglichkeit auf das Herstellen jeweils einer einzigen Verbindung nach einem einzigen bestimmten Muster beschränkt.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kontaktiereinrichtung zu schaffen, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine Kontaktiereinrichtung für eine Vielzahl von Schalt- bzw. Verbindungsfunktionen geschaffen werden kann mit dem Ziel, dass im Bereich der Kontakte trotz der zur Herstellung der Kontakte notwendigen Bewegung keine Reibung und kein Schleifen stattfindet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kontaktiereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktiereinrichtung mehre- re längliche Kontaktarme aufweist. Diese sind an einem Ende befestigt und weisen dort Zu-Kontakte bzw. eine entsprechende elektrische Zuleitung auf. An einem anderen Ende weisen sie einen magnetischen Bereich und einen Kontaktkopf auf. Dieses Ende ist bewegbar gegen einen jeweils jedem Kontaktarm zugeordneten Gegenkontakt. Zur Auslösung der Bewegung ist ein Auslöse-Magnet vorgesehen, der relativ zu den Kontaktarmen und Gegenkontakten bewegbar ist, so dass es hier auf die Relativbewegung von Kontaktarmen und Gegenkontakten auf der einen Seite relativ zu dem Auslöse-Magnet auf der anderen Seite ankommt. In einer Aktiv-Stellung zieht der Auslöse-Magnet den magneti- sehen Bereich des Kontaktarmes an und bringt dabei den Kontaktkopf gegen den Gegenkontakt. In einer Deaktiv-Stellung bzw. einer anderen als der Aktiv-Stellung sind Kontaktkopf und Gegenkontakt getrennt, da die magnetische Anziehungskraft fehlt. Bedeutend für die Erfindung ist es vor allem, dass die relative Bewegung zwischen Kontaktarmen und Gegenkontakten auf der einen Seite und Auslöse-Magnet auf der anderen Seite in einer Fläche bzw. in einer Ebene erfolgt, welche im wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kontaktköpfe ist. Die Relativbewegung kann eine lineare Verschiebung oder eine Drehbewegung sein, wobei eine Drehbewegung bevorzugt wird. Es ist auch wich- tig, dass die Kontaktiereinrichtung eine Baueinheit ist und bleibt, also für den Betrieb nicht baulich verändert werden muss. Lediglich durch Drehen oder Schieben erfolgt die Betätigung.
Auf diese Art und Weise kann beispielsweise entsprechend sonstigen Code-Schaltern mittels einer Linear- oder Drehbewegung ein Schieber oder Rotor bewegt werden. Je nachdem, ob eine Aktiv-Stellung oder De- aktiv-Steil ung vorliegt, werden ein oder mehrere elektrische Kontakte zwischen einem Kontaktkopf an einem Kontaktarm und einem zugeordneten Gegenkontakt geschlossen, beispielsweise um bestimmte Signale auszulösen, die der gegebenen Stellung zugeordnet sind. Durch Schließen und Öffnen der elektrischen Kontakte aufgrund der Magnetkraft der Auslöse-Magnete kann Reibung an den elektrischen Kontakten selber vermieden werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Kontaktiereinrichtung.
Es kann eine Rückstellkraft vorgesehen sein, welche zusätzlich zu dem Fehlen der magnetischen Anziehungskraft in einer Deaktiv-Stellung die Kontakte trennt. Dazu kann eine Federkraft in den Kontaktarmen vorgesehen sein, welche ein Trennen der Kontakte und Rückstellen der Kontaktarme bewirkt. Bei getrennten Kontakten sollte ein Trennabstand vorliegen, der je nach Art der anliegenden Spannung unterschiedlich ist, vorteilhaft mehrere Millimeter beträgt.
Ein Kontaktarm kann aus dünnem bzw. flexiblem Metall bestehen. Er ist vorteilhaft durchgehend einstückig und beispielsweise als Metallstreifen ausgebildet. Materialien wie federndes Kupferblech oder dergleichen können verwendet werden.
Es können mehrere Kontaktarme vorgesehen sein, die einteilig zusammenhängen bzw. miteinander verbunden sind. Insbesondere sind sie elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise sämtlich an einem Sig- naigeber, der dann ein an den unterschiedlichen Gegenkontakten abgreifbares Signal erzeugt. Die Kontaktarme können einstückig aus ei-
nem Materialstück herausgearbeitet sein, beispielsweise aus einem flachen Blech.
Die Zu-Kontakte bzw. die Befestigungspunkte mehrerer, insbesondere aller, Kontaktarme können in einer Ebene liegen. Diese sollte parallel zu der Ebene der Relativbewegung bzw. der Bewegungsebene des Auslö- se-Magneten liegen. Liegen die Gegenkontakte in einer dazu parallelen Ebene, so ist der zurückzulegende Weg für die Kontaktarme jeweils gleich. Je nach Ausbildung der Kontaktarme können sie gleich lang sein, wobei auch unterschiedlich lange Ausführungen möglich sind, insbesondere um eine Kontaktiereinrichtung platzsparend und raumnutzend auszubilden. Die Zuordnung zwischen einem Kontaktkopf bzw. Kontaktarm und einem Gegenkontakt ist vorteilhaft so festgelegt, dass immer derselbe und nur dieser Kontaktkopf an dem zugeordneten Gegenkontakt anliegt.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass an einer Kontaktiereinrichtung, insbesondere einem Träger oder Gehäuse derselben, die Kontaktarme und die Gegenkontakte fest und definiert angeordnet sind. Dies bedeutet, dass der Auslöse-Magnet bewegbar ist. Dazu kann er für eine Drehbewegung an einem Rotor angeordnet sein. Der Rotor kann mit einer Drehachse versehen sein, an welche eine manuelle Handhabe, beispielsweise ein Drehknebel, angekoppelt oder aufgesteckt werden kann. Für eine Schiebe- bzw. Linearbewegung kann es ein Schieber sein. Ein Rotor oder Schieber kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein und die Auslöse-Magnete sind daran befestigt, beispielsweise eingebettet. Es ist möglich, die Auslösemagnete in den Rotor einzuspritzen, um eine unverlierbare und unveränderbare Anordnung zu schaffen.
Bei einer einfachen Version einer Kontaktiereinrichtung kann ein einziger Auslöse-Magnet vorgesehen sein. Auf der Bahn seiner relativen Bewegung zu den Kontaktarmen kann er diese passieren und in ver-
schiedenen Aktiv-Stellungen jeweils einen Kontaktarm mit dem Kontaktkopf gegen einen zugeordneten Gegenkontakt bringen. In komplexeren Ausbildungen der Erfindung sind mehrere Auslöse-Magnete vorgesehen. Diese sind vorteilhaft nebeneinander bzw. in radialer Richtung mit Abstand zueinander vorgesehen, wobei die Abstände vorteilhaft gleich sind bzw. in einem gewissen Raster liegen können. Bei einer Drehbewegung können auch in Umfangsrichtung mehrere Auslöse-Magnete vorgesehen sein, wobei Winkelabstände vorteilhaft gleich sein oder in einem bestimmten Raster liegen sollten.
Die Anordnung kann so sein, dass sich in einer Aktiv-Stellung ein Gegenkontakt zwischen Auslöse-Magnet und Kontaktkopf bzw. Kontaktarm befindet. So zieht der Auslöse-Magnet den Kontaktkopf zu sich hin und damit gegen den Gegenkontakt.
Kontaktköpfe bzw. Gegenkontakte können in Gruppen angeordnet sein, welche bei einer Drehbewegung mit Rotor auf einer Linie durch die Drehachse bzw. auf einer Linie liegen, welche vertikal zur Bewegungsrichtung verläuft. Auch diese Gruppen weisen vorteilhaft gleiche Winkel- abstände auf bzw. sind vorteilhaft in einem Raster angeordnet.
Während für mehrere Gruppen von Kontaktarmen jeweils eigene Baueinheiten vorgesehen sind, kann es zweckmäßig sein, sämtliche Gegenkontakte an einer Leitschicht anzuordnen. Diese kann beispielsweise in Folienform mit aufgebrachter oder aufgedruckter leitfähiger Beschichtung sein. Die Gegenkontakte sind aber im wesentlichen elektrisch voneinander getrennt und weisen Anschlüsse auf, welche nach außen reichen und mittels Steckverbindungen oder dergleichen kontaktiert werden können. Ein Zusammenschalten von Gegenkontakten kann so vor- teilhaft über die externen Anschlüsse erfolgen, wodurch somit die Anwendung universeller ist.
Diese 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 Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbezeichnung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeich- nungen zeigen:
Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch einen Code-Schalter, bei dem die Erfindung verwirklicht ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Teil aus Fig. 1 mit den Kontaktarmen,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Rotor aus Fig. 1 mit den Auslöse-Mag- neten,
Fig. 4 und 5 verschiedene Ausführungen von Kontaktkämmen mit jeweils mehreren Kontaktarmen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der Code-Schalter 11 in Fig. 1 weist ein Gehäuse 13 auf, in welchem drehbar ein runder Rotor 15 mit Drehachse 16 gelagert ist. Die Drehachse 16 ist dabei an einem Drehlager 17 gelagert.
In der Draufsicht auf den Rotor 15 nach Fig. 3 ist zu erkennen, wie in einem Verteilungs-Raster zum einen schwarz dargestellte Auslöse-Magnete 19 vorgesehen sind. Lediglich durch Kreise dargestellt sind andere Stellen in dem Verteilungs-Raster, an welchen bei alternativen Ausführungen ebenfalls Auslöse-Magnete vorgesehen sein können, nicht jedoch hier. Ebenso können hier Öffnungen vorgesehen sein, in welche bei individuellem Aufbau eines Rotors 15 weitere Auslöse-Magnete 19 platziert werden können. Die dargestellten Dreier-Reihen können sich in gleicher Art über den ganzen Rotor 15 um die Drehachse 16 mit der dargestellten Drehrichtung herum verteilen.
In Fig. 1 befindet sich in dem Gehäuse 13 unterhalb des Rotors 15 eine Trennwand 21. An deren Unterseite ist ein Gegenkontakt 23 vorgese- hen, der von der Trennwand 21 nach unten absteht. Er ist mit symbolisch dargestellten nach außen geführten Kontakten versehen.
In dem Raum zwischen Trennwand 21 und Gehäuseboden 14 sind sogenannte Kontaktkämme 25 vorgesehen, siehe auch Fig. 2. Diese wei- sen von einer gemeinsamen Basis 26 ausgehend abstehende Kontaktarme 27 auf. An deren Ende sind Kontaktköpfe 28 befestigt. Entweder sind die Kontaktköpfe 28 oder die zugehörigen Bereiche der Kontaktarme 27 magnetisch. Die Kontaktkämme 25 sind an dem Gehäuseboden 14 mechanisch befestigt. Durch die Flexibilität nach oben aufgrund der sehr geringen Materialstärke können die Kontaktarme 27 nach oben bewegt werden. Dies wird durch den Bewegungspfeil mit den beiden Richtungen dargestellt. Dabei kommen sie an den gegenüberliegenden Gegenkontakten 23 zum Anschlag, welche an der Trennwand 21 ortsunveränderlich angeordnet sind. Nach außen sind die Kontaktkämme 25 mit elektrischen Anschlüssen versehen, wie in Fig. 1 symbolisch dargestellt ist.
Wie aus dem Vergleich von Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, entspricht das Raster der Anordnung der Auslöse-Magnete 19 gemäß Fig. 3 der Platzierung der Kontaktköpfe 28 an den Kontaktarmen 27 gemäß Fig. 2. Wird der Rotor 15 gemäß Fig. 3 nun über den Code-Schalter 11 gemäß Fig. 2 gebracht, so würde beispielsweise in der dargestellten Übereinstimmung der radial innen angeordnete Auslöse-Magnet 19 den radial innenliegenden Kontaktarm 27 mit dem zugehörigen Kontaktkopf 28 nach oben ziehen, also zu sich hin. Dabei kommt der Kontaktkopf 28 an dem zugehörigen Gegenkontakt 23 zum anliegen. So ist ein elektrischer Kontakt hergestellt, ähnlich einem Relais. Die übrigen Kontaktarme 27 bleiben aufgrund ihrer Vorbiegung in gerader Form am Gehäuseboden 14 liegen.
Wird nun der Rotor 15 gemäß Fig. 3 um ca. 45° im Uhrzeigersinn wei- tergedreht, so liegt die mittlere Gruppierung von Auslöse-Magneten 19 genau über dem Kontaktkamm 25 bzw. den Gegenkontakten 23 und Kontaktköpfen 28. Weil an den beiden radial innenliegenden Stellen Auslöse-Magnete 19 vorgesehen sind, werden die beiden radial innenliegenden Kontaktarme 27 nach oben gezogen, so dass die daran be- festigten Kontaktköpfe 28 an den Gegenkontakten 23 anliegen. Wird der Rotor 15 noch einmal um 45° weitergedreht, so werden zuerst einmal sämtliche Kontaktarme 27 durch ihre eigene Federkraft wieder nach unten gedrückt und sämtliche Kontakte gelöst. Liegt die dritte Gruppe mit dem einzelnen, radial außen angeordneten Auslöse-Magnet über den Gegenkontakten 23, so wird ausschließlich der radial außenliegende Kontaktarm 27 mit dem Kontaktkopf 28 nach oben gezogen. So wird wiederum der Kontakt geschlossen, allerdings gegen den radial nach außen liegenden Gegenkontakt 23.
Daraus kann entnommen werden, dass es durch die Ausgestaltung verschiedener Anordnungen von Auslöse-Magneten 19 in Erweiterung des Prinzips aus Fig. 3 möglich ist, eine gewissen Anzahl von Winkelstellun-
gen vorzusehen, beispielsweise acht oder mehr, bei denen jeweils manche der Kontaktarme 27 angehoben werden zum Schließen der zugehörigen Kontakte, und manche nicht.
Anstelle des einen Kontaktkamms 25 gemäß Fig. 2 können mehrere Kontaktkämme, unter Umständen auch mit unterschiedlicher Ausbildung, oder jeweils nur einzelne Kontaktarme 27 vorgesehen sein. Beispielsweise kann in Fig. 2 gegenüber von der Drehachse 16 ein weiterer Kontaktkamm vorgesehen sein.
Beispiele für solche weiteren Ausbildungen von Kontaktkämmen 125 und 225 sind aus Fig. 4 und 5 zu entnehmen. Bei Fig. 4 sind die Kontaktarme 127 zwar unterschiedlich lang, sie reichen jedoch von der gemeinsamen Basis 126 aus in lediglich eine Richtung. Bei dem Kontakt- kämm 225 gemäß Fig. 5 gehen unterschiedlich lange Kontaktarme 227 in beide Richtungen weg von der gemeinsamen Basis 226.
Durch das Vorsehen mehrerer Kontaktkämme oder mehrerer Gruppen von Kontaktarmen ist es möglich, nicht nur entlang einer Linie bzw. in einem Bereich Kontakte herzustellen, sondern in verschiedenen Bereichen. So können in einer Stellung des Rotors verschiedene Gruppen von Kontakten betätigt werden. Dieses ist jedoch eine Frage der individuellen Ausgestaltung des Code-Schalters 11 mit gewünschten Kontaktierungen, welche von einer bestimmten Winkelstellung des Rotors 15 abhängen.
Als Alternative zu einem Code-Schalter 11 mit Drehbewegung ist es für den Fachmann leicht vorstellbar, wie in entsprechender Weise auch beispielsweise ein Schiebeschalter mit gerader oder auch gebogener Kulis- se hergestellt werden kann. Hierzu braucht lediglich der kreisrunde Verlauf des Rotors gemäß Fig. 3 aufgetrennt und sozusagen als gerade oder leicht gebogene Bahn umgestaltet werden. Ein Schieber kann ent-
lang der Schiebrichtung verteilt in einem Raster an beliebigen Plätzen Auslöse-Magnete ähnlich denjenigen aus Fig. 3 aufweisen. Entlang der Schiebebahn können eine oder mehrere Gruppen von Kontaktarmen, beispielsweise auch als zusammenhängende Kontaktkämme gemäß Fig. 2, vorgesehen sein. In bestimmten Schiebepositionen werden diejenigen Kontaktarme bzw. Kontaktköpfe angehoben und gegen Gegenkontakte gebracht, über welchen sich Auslöse-Magnete befinden.