[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter gemäss dem
Oberbegriff des Anspruches l und auf eine Verwendung desselben.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 bezeichnen gleiche Ziffern gleiche
oder äquivalente Teile wie im Beispiel nach den Fig. l bis 3.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] Der Moosgummiring l4 bzw. l4ʹ kann durch eine Schraubenfeder ersetzt werden.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
1. Schalter mit einem Gehäuse, einem festen und einem beweglichen Kontakt, dadurch
gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt (ll, llʹ, llʺ) bei stromschlüssiger Verbindung
der Kontakte von einer Kraft beaufschlagt den ortsfesten Kontakt (5, 5ʹ, 5ʺ) berührt
und gegen ein gehäusefestes Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ) gehalten ist, dass der bewegliche
Kontakt (ll, llʹ, llʺ) ein Betätigungselement (l0, l0ʹ, l3, l3ʺ, 24, 29) aufweist,
das im Gehäuse (3, 3ʹ, 3ʺ) gegen das Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ) bzw. von diesem weg verschiebbar
bzw. kippbar geführt ist, und dass in Verschieberichtung des Betätigungselementes
eine von der Gehäuseaussenseite zugängliche Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) vorhanden
ist, derart, dass bei einem Kraftangriff an der Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) der
Stromschluss durch ein Kippen des Betätigungselementes oder durch ein Verschieben
desselben unterbrochen wird.
2. Schalter nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die dem festen Kontakt (5,
5ʹ, 5ʺ) zugewandte Seite des beweglichen Kontaktes (ll, llʹ, llʺ) an mehreren um den
festen Kontakt herum verteilt angeordneten Punkten auf dem Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ) aufliegt.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ)
eben ist und der bewegliche Kontakt (ll, llʹ, llʺ) darauf mit einem kreisförmigen
Rand (l2, l2ʹ) aufliegt, und dass der feste Kontakt (8, 8ʹ) axial zum kreisförmigen
Rand ausgerichtet ist.
4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt (ll,
llʹ, llʺ) eine kreisförmige Scheibe (l0, l0ʹ, l0ʺ) aufweist an der axial und dem festen
Kontakt (5, 5ʹ, 5ʺ) abgewandt eine Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) befestigt ist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3, 3ʹ, 3ʺ)
in axialer Ausrichtung mit dem erwähnten Rand (l2, l2ʹ) eine innenzylindrische Wand
(9, 9ʹ) bildet, und dass die periphere Fläche der Scheibe (l0, l0ʹ, 29) im Querschnitt
die Form eines Kreisabschnittes aufweist, dessen Radius (R) mindestens angenähert
gleich dem Durchmesser der Scheibe (l0, l0ʹ, 29) ist.
6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmige
Scheibe (l0) und die Betätigungsnocke (l3) elektrisch leitend verbunden sind.
7. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Kontakt
(llʹ, llʺ) unabhängig von seiner Verschwenk- oder Verschiebelage in Berührung mit
einem Leiter (27, 3l) steht, der mit einem Anschlusskontakt verbunden ist.
8. Schalter nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Verschiebeweg
des beweglichen Kontaktes (llʺ) ein dritter mit einem Anschlusskontakt verbundener
Kontakt (38) vorhanden ist.
9. Verwendung eines Schalters nach einem der Ansprüche l bis 8 in einer einen Stromkreis
aufweisenden Schutzvorrichtung für Maschinen und dergleichen, wobei der Schalter als
Unterbrecherkontakt im Stromkreis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zugang zur Gefahrenzone der Maschine durch eine Stange (l8, l8ʹ) gesperrt ist, dass
an der Betätigungsnocke (l3, l3ʹ) die Stange (l8, l8ʹ) mit ihrem einen Ende angelenkt
ist, wobei der Schalter als Lager dieses Stangenendes dient, dass die Stange (l8,
l8ʹ) mit dem anderen Ende von einem Lagerkörper gehalten ist.
l0. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper ebenfalls
ein Schalter gemäss den Ansprüchen l bis 8 ist, und dass das zweite Stangenende an
dessen Betätigungsnocke (l3, l3ʹ) angelenkt ist.
11. Schalter mit einem Gehäuse, einem festen und einem beweglichen Kontakt, dadurch
gekennzeichnet, dass dem beweglichen Kontakt (ll, llʹ, llʺ) ein Betätigungselement
(l0, l3) zugeordnet ist, das von der Kraft beaufschlagt gegen ein gehäusefestes Auflager
(7, 7ʹ, 7ʺ) gedrückt wird, dass das auf den beweglichen Kontakt wirkende Betätigungselement
im Gehäuse (3, 3ʹ, 3ʺ) gegen das Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ) bzw. von diesem weg verschiebbar
bzw. kippbar gelagert ist, und dass das Betätigungselement (l0, l3) mit einer von
der Gehäuseaussenseite zugänglichen Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) versehen ist,
derart, dass bei einem Kraftangriff an der Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) der Stromschluss
durch ein Kippen des Betätigungselementes (l0, l3) oder durch ein Verschieben desselben
unterbrochen wird.