Elektrischer Schalter

Abstract

 Der Schalter weist ein Gehäuse, einen festen und einen beweg­lichen Kontakt auf. Damit bei einem Kraftangriff aus ver­schiedenen Richtungen der Stromfluss unterbrochen wird, ist vorgesehen, 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. Der bewegliche Kontakt (ll, llʹ, llʺ) ist im Gehäuse (3, 3ʹ, 3ʺ) gegen das Auflager (7, 7ʹ, 7ʺ) bzw. von diesem weg ver­schiebbar geführt und auf dem Auflager kippbar. In Verschiebe­richtung des beweglichen Kontaktes (ll, llʹ, llʺ) weist er eine von der Gehäuseaussenseite zugängliche Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) auf, derart, dass bei einem Kraftangriff an der Betätigungsnocke (l3, l3ʹ, l3ʺ) der Stromschluss durch ein Kippen des beweglichen Kontaktes (ll, llʹ, llʺ) auf dem Auflager oder durch ein Verschieben unterbrochen wird.

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Zeichnung