Die Erfindung betrifft einen Endschalter für rotierende Antriebe nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Endschalter, üblicherweise für zwei Drehrichtungen in Zweierkombination ausgebildet, finden z. B. Anwendung für den Antrieb von Klappfenstern, Schattierungsvorhängen oder dergleichen in der Gewächshaustechnik, wobei die Endstellungen eine Vielzahl von Umdrehungen auseinanderliegen.
Bisher wurden in großem Umfang Endschalter eingesetzt, wie sie z. B. in der deutschen Patentanmeldung 23 47 581 der Anmelderin beschrieben sind. Die Drehkörper sind koaxiale Scheiben, die mit Hilfe von Zahnrädern gleichen Durchmessers aber geringfügig unterschiedlicher Zähnezahlen angetrieben werden, die mit einem gemeinsamen Antriebszahnrad kämmen. Die Zylinderflächen gleichen Durchmessers der beiden Scheiben haben Vertiefungen und der dazugehörige elektrische Schalter hat einen federnden Betätigungshebel, dessen Tastfuß auf beiden Zylinderflächen aufliegt und deshalb nur dann eine Schaltbewegung ausführen kann, wenn die Kanten, an denen die Vertiefungen der Umfangsflächen beginnen, genau nebeneinander liegen und somit der Tastfuß mit Federkraft in die Vertiefung gedrückt wird.
Gesteigerte Anforderungen an die Betriebssicherheit solcher Endschalter ließen es wünschenswert erscheinen, als Schalter eine besondere Kategorie von Öffnern oder Umschaltern zu verwenden, die als Schnappschalter mit Zwangsöffnung bezeichnet werden und in der VDE-Vorschrift 0660, Teil 200, Kapitel 3, hinsichtlich der an sie zu stellenden technischen Anforderungen definiert sind. Bei diesen Schaltern sind die Kontaktstücke als Federn ausgebildet. Sie schalten normalerweise in Sprungfunktion. Wenn die Kontaktstücke jedoch in Folge von Überstrom miteinander verschweißt sind, so werden sie in einem Überhub des Betätigungsstößels durch ein mit diesem verbundenes mechanisches Trennorgan zwangsweise voneinander getrennt.
Die Verwendung eines solchen Schalters ist aber nur dann sinnvoll, wenn die Betätigungsorgane außerhalb des Schalters keine Federn oder verschleißanfälligen Elemente enthalten, sondern die Betätigungskraft zwangsläufig von der Drehbewegung der Drehkörper abgeleitet wird.
Die Erfindung geht deshalb von der deutschen Offenlegungschrift 34 21 974 aus, wonach die radialen Vorsprünge des Drehkörpers als Nocken mit schrägen Anlaufflächen, und zwar speziell als versetzbare Reiter ausgebildet sind. Das Betätigungsorgan ist bei diesem bekannten Vorschlag eine starre zweiarmige Wippe, die mit einem Arm auf den Betätigungsstößel des Schalters drückt und am anderen Arm ein Treibelement in Form einer sogenannten Schaltwippe aufweist, deren Schwenkachse sich in Armlängsrichtung erstreckt und die mit den Nocken in der Weise zusammenwirkt, daß sie von diesen in radialer Richtung hochgedrückt wird, wenn die beiden Nocken die gleiche Winkelstellung haben. Bei unterschiedlichen Winkelstellungen weicht die Schaltwippe aus.
Die bekannte Anordnung ist aber ungünstig, weil die Schaltwippe und die Nocken einem hohen Veschleiß unterliegen und wechselnde undefinierte Reibungswiderstände auftreten. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen kompakten Endschalter unter Verwendung von zwangsöffnenden Einzelschaltern vorzuschlagen, der einen geringen Verschleiß und definierte Reibungsverhältnisse aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach sind die Vorsprünge der Drehkörper in diese fest eingesetzte radiale Schaltstifte und als Treibelement wird ein rundum drehbares vorzugsweise vierarmiges Drehkreuz vorgesehen. Die Lagerung des Betätigungorgans ist so vorgesehen, daß es mit dem daran gelagerten Drehkreuz in Umfangsrichtung der Drehkörper schwenken kann. Wenn einer der Schaltstifte auf einen Flügelarm des Drehkreuzes auftrifft, kann dieser durch eine reine Drehbewegung ausweichen. Es tritt also keine Reibung an einer schiefen Ebene auf. Wenn aber beide Schaltstifte etwa die gleiche Winkelstellung einnehmen, das heißt nebeneinander liegen, nehmen sie das Drehkreuz in ihrer Bewegungsrichtung mit und bewirken damit reibungsfrei eine Schwenkbewegung des Betätigungsorgans. Insofern ergibt sich eine zuverlässige Wirkungsweise des Endschalters mit entsprechend langer Lebensdauer.
Die Bauart der verwendeten Einzelschalter kann weitgehend frei gewählt werden. Bei einem Hebelschalter kann das Betätigungsorgan der schaltereigene Hebel sein. Bei Verwendung eines Schalters mit Betätigungsstößel wird vorgeschlagen, daß als zusätzliches Betätigungsorgan eine Wippe vorgesehen ist, an der das Drehkreuz gelagert ist und die den Betätigungsstößel eindrückt. Vorzugsweise gleitet die Wippe nach Art einer Kurvenscheibe mit ihrer Umfangsfläche an dem Betätigungsstößel des Schalters und drückt diesen in das Schaltergehäuse ein. Es ist zweckmäßig, wenn die Schwenkachse der Wippe von der Mittelachse des Betätigungsstößels einen Abstand hat.
Ist ein verhältnismäßig großer Nachlauf des Antriebs zu erwarten, muß bekanntlich verhindert werden, daß der Schalter wieder schließt, d. h. die Schaltstifte das ausgeschwenkte Drehkreuz auf ihrem Überlaufweg freigeben. Hierzu ist es bekannt, bistabile Schalter zu verwenden, beispielsweise Kippschalter oder Tastschalter mit Kugelschreiberfunktion. Bei dieser letzteren Gattung bewirkt ein besonderer Mechanismus, daß bei einem ersten Eindrücken des Stößels und anschließendem Loslassen der Schalter geöffnet bleibt und erst bei erneuten Eindrücken und erneutem Loslassen der Schalter wieder schließt. Soll dagegen ein einfacher Tastschalter mit Betätigungsstößel verwendet werden, so ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, daß die Wippe in der eingedrückten, geöffneten Stellung des Schalters mit dem Betätigungsstößel unter der Wirkung von dessen Rückstellfeder verrastet. Für die geschlossene Ruhestellung des Schalters kann eine zusätzliche Raste vorgesehen sein. Insbesondere wenn die Rückstellfeder des Betätigungsstößels für eine Verrastung zu schwach ist, wird vorgeschlagen, daß die Wippe einen eigenen Rastmechanismus aufweist, dessen Haltekraft größer ist als die am Betätigungsstößel wirkende Rückstellkraft.
Ein für die Handhabung des Endschalters außerordentlich wichtiger Gesichtspunkt ist die Justierung auf den Schaltpunkt. Eine wesentliche Vereinfachung der Justierung bei Endschaltern mit Drehscheiben, die mittels je einer radialen Klemmschraube auf einer Nabenhülse ihres jeweiligen Zahnrads befestigt werden, wird wie folgt vorgeschlagen. An der Grundplatte des Endschalters ist eine die Drehscheiben außen übergreifende Einstellhilfe befestigt, die eine axial verlaufende Anschlagkante aufweist zum Anschlagen des Schafts eines Werkzeugs für die Klemmschrauben. Dabei ist davon auszugehen, daß die Klemmschraubenköpfe vertieft in einer radialen Bohrung liegen und der Schaft eines Kreuzschlitz-Schraubenziehers in diese Radialbohrung paßt.
Im Fall eines Doppelendschalters, der aus zwei nebeneinanderliegenden Drehscheibenpaaren besteht, wird als vorteilhafte Weiterbildung vorgeschlagen, daß die Einstellhilfe für jedes der beiden Drehscheiben-Paare eine Anschlagkante aufweist, wobei diese Anschlagkanten in Umfangsrichtung um den Durchmesser des Werkzeugschafts gegeneinander versetzt und so angeordnet sind, daß die Anschlagdrehrichtungen entgegengesetzt sind.
Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
Die Endschalteranordnung nach den Figuren 1 bis 5 ist auf eine Grundplatte 1 montiert. An ihr sind auch zwei nur zur Hälfte dargestellte Drehscheiben 2 und 3 auf nicht näher gezeigte Weise drehbar gelagert. Sie werden mittels zweiter Zahnräder 4 und 5 angetrieben, die jeweils eine Stirnverzahnung mit gleichem Teilkreis und Außendurchmesser aber unterschiedlichen Zähnezahlen haben. Die Anzahl der Zähne und die Zähnezahldifferenz richtet sich je nach den geforderten Umdrehungen.
Als Schalter 6 ist ein Sprungwechselschalter mit Zwangsöffnung vorgesehen, der einen Betätigungsstößel 7 aufweist. Er ist mittels zweiter Befestigungsschrauben 8 an der Grundplatte 1 angeschraubt. Der flache Betätigungsstößel 7 kann entgegen einer Rückstellfeder von der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung aus in das quadrische Schaltergehäuse hineingedrückt werden. Dadurch wird die Umschaltung bewirkt bzw. die Zwangsöffnung der beiden Kontaktstücke vorgenommen, die in der Ruhestellung Stromdurchgang haben.
An dem Schaltergehäuse 6 sind jeweils zwei Lageraugen 9 befestigt, welche die Achszäpfchen 11 einer Wippe 10 aufnehmen. Die Wippe hat eine erste Raste 12 (Fig. 4), das heißt eine flache Querrinne, in welche der gewölbte Stößelkopf eingreift und die Wippe dadurch in der Ruhestellung nach Fig. 1 hält. Eine zweite Raste 13 ist an der Ecke der Wippe ausgebildet. Wird die Wippe ausgehend von Fig. 1 nach links geschwenkt, so gleitet ihre leicht gewölbte obere Fläche an dem Stößel 7 und drückt diesen ein, bis schließlich in der am weitesten eingedrückten Schaltstellung der Stößelkopf in der Raste 13 einrastet (Fig. 5).
An der Unterseite hat die Wippe 10 eine ebene Fläche. Dort ist ein Drehkreuz 14 um einen Zapfen 15 (Fig. 3) drehbar gelagert, der zu der Wippenachse senkrecht steht. Die Drehscheiben 2 und 3 weisen an ihrer Umfangsfläche je einen radial abstehenden festen Schaltstift 16 auf und sind symmetrisch zur Berührungsebene der beiden Drehscheiben angeordnet. Das ebenfalls mittig angeordnete Drehkreuz 14 hat vier gleichlange Flügelarme, die so bemessen sind, daß die Enden zweier einander entgegengesetzter Flügelarme in die Bewegungsbahnen der Schaltstifte 16 hineinstehen. Kommt beim Umlauf der Drehscheiben ein Schaltstift 16 für sich allein an dem Drehkreuz 14 vorbei, so macht das Drehkreuz eine ViertelDrehung und weicht dem Stift aus. Kommen jedoch zwei Schaltstifte 16 in etwa gleicher Winkelstellung bezüglich ihrer Drehscheibe 2 bzw. 3 an dem Drehkreuz 14 vorbei, so treffen sie etwa gleichzeitig auf die Flügelarme des Drehkreuzes und nehmen dieses und die Wippe 10 mit, die somit eine Schwenkbewegung um ihre Achszäpfchen 11 macht.
Die einzelnen Phasen des Schaltvorgangs sind der Reihe nach in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellt. Dabei ist vorausgesetzt, daß der eine Schaltstift 16 etwa in der Stellung nach Fig. 4 den anderen Schaltstift 16 überholt, beide also etwa die gleiche Winkelstellung einnehmen. Nach Fig. 1 stehen die Schaltstifte 16 ein Stück weit vor den Flügeln des Drehkreuzes 14. Gemäß Fig. 4 haben die Schaltstifte 16 die Flügelarme des Drehkreuzes schon leicht angehoben, die Schwenkbewegung der Wippe 10 hat begonnen. Fig. 5 zeigt, wie die Schaltstifte 16, von denen einer erkennbar voraus läuft, unter den Flügelarmen durchlaufen. Der Betätigungstößel 7 ist in die Raste 13 der Wippe 10 eingerastet. Bei entgegengesetzter Drehrichtung der Drehscheiben 2 und 3 stoßen die Schaltstifte 16 an der jetzt in ihre Bewegungsbahn hineinragenden unteren ebenen Fläche der Wippe 10 an, um diese wieder in die Ruhestellung nach Fig. 1 zurückzuschwenken.
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, ist die Bewegungsrichtung des Betätigungsstößels 7 bezüglich der Drehscheiben 2 und 3 genau radial. Die Achse der Wippe 10 ist gegenüber dieser Radialebene um einen Abstand a nach links versetzt. Bei einer entsprechenden Endschalteranordnung für die entgegengesetzte Drehrichtung der Drehscheiben 2 und 3 wird die Wippe um 180 Grad gewendet in die Lageraugen 9 eingesetzt, wobei dann der seitliche Abstand der Achszäpfchen 11 von der Stößelmittelebene nach der anderen Seite geht. Das bedeutet, daß die Lageraugen 9 gegenüber Fig. 1 entsprechend versetzt an dem Schaltergehäuse befestigt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 finden sich wieder der auf eine Grundplatte montierte Schalter 6 mit seinem Betätigungstößel 7 und die Drehscheiben 2 und 3 mit ihren Schaltstiften 16. Hier ist jedoch eine andere Wippe 17 vorgesehen. Sie hat etwa die Form eines Rohrstiefels und ist um einen Zapfen 18 schwenkbar. In einer zu dem Zapfen radialen Bohrung ist ein Raststößel 19 verschiebbar gelagert. Er steht unter der Kraft einer Druckfeder 20 und gleitet an der gewölbten Innenfläche eines Bogens 21. Diese Fläche hat zwei Rasten 22 und 23, welche die Wippe in ihren Endstellungen festhalten. An der "Sohle" der stiefelförmigen Wippe 17 ist das Drehkreuz 14 gelagert.
In der Ruhestellung nach Fig. 6 befindet sich das Drehkreuz 14 in der Bewegungsbahn der von links herannahenden Schaltstifte 16. Der Betätigungsstößel 7 befindet sich in seiner äußeren Stellung, der Schalter ist geschlossen. Bei der Bewegung der Schaltstiftel6 nach rechts wird das Drehkreuz 14 von diesen mitgenommen. Die Wippe 17 schwenkt in die Stellung nach Fig. 7, wobei die "Stiefelspitze" auf den Betätigungsstößel 7 drückt und diesen aufgrund der Raste 22 in dieser Schaltstellung hält, während die Schaltstifte infolge des Nachlaufs des Antriebs unter den Flügelarmen des Drehkreuzes 14 durchlaufen.
Zur Sicherheit gegen Überkippen ist an dem Bogen 21 noch eine Anschlagfläche 24 angeformt. Bei ihrer entgegengesetzten Bewegung drücken die Schaltstifte 16 auf den "Stiefelabsatz" wodurch die Wippe 17 wieder in ihre ursprüngliche Stellung nach Fig. 6 zurückgeschwenkt wird. Die Rastkraft der Wippe ist so ausgelegt, daß sie die Rückstellkraft des Betätigungsstößels 7 mehr als aufwiegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist an dem um 90 Grad gewendeten Schalter 6 als Betätigungsorgan ein Betätigungshebel 25 gelagert, der auch ein fest eingespannter Federarm sein könnte. Er drückt nach rechts auf den Betätigungsstößel 7, wenn das am unteren Ende angebrachte Drehkreuz 14 von den Schaltstiften 16 mitgenommen wird. Dieser monostabile, nicht rastende Endschalter ist für Antriebsanordnungen vorgesehen, bei denen nur ein überschaubar geringer Nachlauf auftritt.
Fig. 9 zeigt, wie zwei üblicherweise für entgegengesetzte Drehrichtungen ausgelegte Endschalter zu einer Doppelendschalter-Anordnung unmittelbar koaxial nebeneinander an einer Grundplatte 1' befestigt sind. Die Besonderheit bei dieser Figur ist aber nicht in dieser Doppelanordnung zu sehen, sondern in einer sinnreichen Einstellhilfe, um die Schaltstellung der beiden Endschalter einfach justieren zu können.
Außer den schon in Fig. 2 gezeigten Drehscheiben 2 und 3 sind zwei weitere Drehscheiben 2' und 3' vorgesehen, die mit einem weiteren Schalter 6' zusammenwirken. Die Drehscheiben sind alle gleich. Sie sind mittels ineinander verschachtelter Nabenhülsen der Zahnräder 4 und 5 auf einem gemeinsamen Achsbolzen 26 gelagert, der an der Grundplatte 1' befestigt ist. Die beiden Drehscheiben 3 und 3' lagern auf der Nabenhülse des Zahnrads 5, während die Drehscheiben 2 und 2' auf der Nabenhülse des Zahnrads 4 lagern. Die Drehscheiben können auf ihrer jeweiligen Nabenhülse mit Hilfe radialer Klemmschrauben 28 befestigt werden. Auf diese Weise treibt das Zahnrad 4 die Drehscheiben 2 und 2' und das Zahnrad 5 die Drehscheiben 3 und 3'.
Die Klemmschrauben 28 werden mittels eines Kreuzschlitz-Schraubenziehers betätigt, der in die Gewindebohrungen der Drehscheiben paßt, in welche die Klemmschrauben 28 eingeschraubt sind. In der gezeigten Stellung der Drehscheiben befinden sich die Schaltstifte 16 alle in ihrer Schaltstellung. Auch die Klemmschrauben 28 haben die gleiche Winkelstellung.
Die Einstellhilfe erfolgt durch einen Anschlag 29, der sich über die Zahnräder und Drehscheiben hinweg erstreckt und an der Grundplatte 1' befestigt ist. Er hat zwei axiale Kanten 30 und 31. Bei der Erstjustierung fährt man den Antrieb von Hand bis in seine Endstellung und kann dann die Drehscheiben des zugehörigen Endschalters einfach dadurch in Schaltstellung bringen, daß man mit dem Schaft des in die Schraubenbohrungen eingesteckten Kreuzschlitz-Schraubenziehers an der betreffenden Kante anschlägt. Wesentlich ist auch, daß der Anschlag 29 so ausgebildet ist, daß die Drehrichtung bis zum Anschlagen an den Kanten 30 einerseits und 31 andererseits entgegengesetzt ist. Der Anschlag hat dadurch eine abgekröpfte, einem Z ähnliche Form.