DE3913506C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinheit, die schleifende Kontakte aufweist und von einem auf einer Welle angeordnetem Nockenteil betätigt wird.

Derartige Schalteinheiten sind in elektromechanischen Ventilbetätigern eingebaut, die zum Öffnen und Schließen von Ventilen verwendet werden, welche den Fluß von Fließmitteln in den verschiedensten Verfahrensbereichen steuern. Beispielsweise findet man elektromechanische Ventilbetätiger häufig in Energieerzeugungsanlagen, Ölraffinerien und chemischen Herstellungs­ anlagen. Die Fähigkeit, schnell und genau Fluidsteuerventile von einer zentralen Stelle aus zu öffnen und zu schließen, ist für eine wirkungsvolle Bedienung und für die Sicherheit ganz wesentlich.

Elektromechanische Ventilbetätiger weisen häufig zahngetriebene Begrenzungsschaltaufbauten für die Steuerung des Ventilbetätigers und zum Zwecke des Abfühlens des (jeweiligen) Zustandes auf. Typischerweise enthält ein zahngetriebener Begrenzungsschaltaufbau einen mechanischen Zähler, der direkt von dem Betätigergetriebe zahngetrieben wird und der zum Zählen der Drehungen der Antriebshülse des Betätigers verwendet wird. Die Umdrehungen der Antriebshülse (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) werden verwendet, um die Stellung der Ventilspindel vorherzusagen (beispielsweise offen, geschlossen, Mittenstellung). Der Zähler­ abschnitt des mit Getriebe versehenen Begrenzungsschalters weist oft eine Kupplung auf, so daß er außer Eingriff gebracht werden kann und der Lauf des Zählers bzw. Vorgeleges so eingestellt werden kann, daß er unterschiedlichen Ventilspindelstellungen entspricht. Typischerweise hat ein mit Getriebe versehener Schalter einen oder mehrere Ausgangswellen, worauf eine Anzahl von Nocken angeordnet sind. Die Nocken sind ihrerseits dafür vorgesehen, einen elektrischen Kontakt herzustellen oder zu unterbrechen, wenn die Ausgangswelle sich zu vorbestimmten Stellungen oder eingestellten Punkten hin dreht, die ausgewählten Ventilspindelstellungen entsprechen. Die Kontakte sind als Elemente in elektrischen Schaltkreisen geschaltet, welche den Betrieb des Ventilbetätigers steuern und seinen Zustand abfühlen.

Eine Grundanforderung an elektrische Kontakte besteht darin, daß sie während des Betriebes ihre ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit beibehalten sollen, selbst nach sehr vielen Kon­ taktierungs- und Unterbrechungszyklen. Eine Verschmutzung der Kontakte durch Ablagerung von Schmutz oder die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der Kontakte verringert ihre elektrische Leitfähigkeit. Wenn elektrische Kontakte geöffnet oder geschlossen werden, kann ein Lichtbogen zwischen den Kontakten auftreten. Das schädliche Lichtbogenziehen kann sich durch verschmutzte Kontakte verschlimmern und kann zur Bildung von Löchern oder Vertiefungen in der Kontaktfläche führen. Das Verschmutzen von Kontakten tritt in industrieller Umgebung oft verschärft auf. Das Verschmutzen der Kontakte kann jedoch verringert werden, indem die Fläche des einen Kontaktes eines Paares über die Oberfläche des anderen Kontaktes bewegt wird, nachdem die Kontakte geschlossen sind ("schleifen").

Die US 46 50 935 zeigt eine Schalteinheit mit einem Gehäuse, welches einen zentralen Hohlraum einschließt. In diesem Hohlraum ist ein mit mehreren Kontakten versehenes Kontaktplattenteil angeordnet, welches in dem Hohlraum zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist. Weiterhin weist die Schalteinheit mehrere stationäre Kontaktteile auf, wobei jedes der stationären Kontaktteile mit einem stationären Kontakt versehen ist, welcher einem gegenüberliegenden Kontakt des Kontaktplattenteils zugeordnet ist. Wenn das Kontaktplattenteil in der geschlossenen Stellung ist, liegen deren Kontakte an den entsprechenden Kontakten der stationären Kontaktteile an. Weiterhin ist eine erste federnde Vorspanneinrichtung für das bewegliche Kontaktplattenteil vorgesehen, um in der ganz geschlossenen Stellung die Kontakte mit einem konstanten Druck aneinanderzupressen. Weiterhin ist eine zweite federnde Vorspanneinrichtung vorgesehen, um das Kontaktplattenteil beim Wegfall einer hierauf wirkenden Betätigungskraft in die ganz offene Stellung zu bewegen. Um das Verschmutzen der Kontakte zu vermeiden, weist die Schalteinheit Mittel auf, um die einander zugeordneten Kontakte aufeinander schleifen zu lassen.

Die Schalteinheit ist als Schutz oder Relais ausgebildet und weist eine Spule mit einem Eisenkern und einen beweglichen Anker auf, der das Kontaktplattenteil haltert. Fließt durch die Spule Strom, so wird der Anker angezogen und das Kontaktplattenteil in die ganz geschlossene Stellung bewegt. Die zuvor genannte erste Vorspanneinrichtung besteht aus Federn, die zwischen dem Anker und dem Kontaktplattenteil angeordnet sind und die in der geschlossenen Stellung für eine konstante Anpressung der Kontakte sorgen. Die zweite zuvor erwähnte Vorspanneinrichtung wird ebenfalls aus Federn gebildet und stützt sich einerseits am Anker und andererseits am Gehäuse ab, um nach dem Wegfall der magnetischen Kraft den Anker und somit auch das Kontaktplatten­ teil in die ganz offene Stellung zu bewegen.

Das Schleifen der Kontakte wird dadurch ermöglicht, daß zum einen das Kontaktplattenteil in der offenen Stellung schräg aufliegt. Dies bewirkt, daß sich beim Schließvorgang die Kontaktflächen des Kontaktplattenteils auf den Kontaktflächen der stationären Kontaktteile so lange abrollen, bis die gegenüberliegenden Kontaktflächen genau aufeinander und parallel zueinander liegen. Zum anderen ist das durch die erste Vorspanneinrichtung beaufschlagte Kontaktplattenteil nicht genau senkrecht, sondern schiefwinkelig bezüglich der die stationären Kontakte verbindenden Geraden geführt. Beim Schließvorgang wird der Anker mitsamt dem Kontaktplattenteil angezogen, bis sich zunächst die gegenüberliegenden Kontakte berühren. Bei der weiteren Bewegung des Ankers, die gestoppt wird wenn der Anker auf dem Eisenkern der Spule aufliegt, verschiebt sich das Kontaktplattenteil entgegen der Federkraft der ersten Vorspanneinrichtung. Hierbei werden die gegenüberliegenden Kontakte quer zueinander verschoben und geschliffen, aufgrund der im Anker schiefwinkelig angeordneten Führung des Kontaktplattenteils.

Die vorgenannte Schalteinheit ist zum Einbau in einen Schutz oder ein Relais vorgesehen und kann nicht durch ein auf einer Welle angeordnetes Nockenteil betätigt werden. Die Einrichtungen zum Schleifen der Kontakte und die Vorspanneinrichtungen sind speziell auf die elektromagneti­ sche Betätigung hin ausgerichtet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schalteinheit zu schaffen, die durch ein Nockenteil betätigbar ist und die hierauf abgestellte, betriebssichere Einrichtungen zum Schleifen der Kontakte und zum Vorspannen aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Schalteinheit durch ein Nockenteil steuerbar ist und diesbezüglich gezielt ausgebildete und funktionssichere Einrichtungen zum Schleifen der Kontakte und zum Vorspannen der bewegbaren Teile aufweist.

Jede Schalteinheit des Schaltbausteines weist einen Gehäuseabschnitt auf, der einen zentralen Hohlraum und einen oberen Hohlraum ebenso wie ein bewegliches Kontaktplattenteil aufweist, welches eine Mehrzahl von Kontakten hat. Das Kontaktplattenteil ist zwischen einer ganz offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich in dem zentralen Hohlraum des Gehäuseabschnittes montiert. Die Schalteinheit weist weiterhin eine Mehrzahl von stationären Kontaktteilen auf. Jedes der stationären Kontaktteile ist mit einem stationären Kontakt versehen, welcher gegenüber von einem entsprechenden vorbestimmten Kontakt der beweglichen Kontaktplatte angeordnet ist. Die stationären Kontakte liegen an den entsprechenden vorbestimm­ ten Kontakten der beweglichen Kontaktplatte an, wenn sich die Kontaktplatte in der geschlossenen Stellung befindet.

Zusätzlich weist die Schalteinheit ein Stempel- bzw. Kolbenteil auf, welches in dem Gehäuse montiert ist für eine Hin- und Herbewegung in einer Linie zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Kolben aus dem Gehäuse hervorsteht und die Kontakte offen sind, und einer zweiten Stellung, in welcher die Kontakte geschlossen sind und der Vorsprung des Kolbens aus dem Gehäuse heraus minimal ist. Die Einheit hat eine erste federnde Vorspanneinrichtung oder Feder, welche sich zwischen der beweglichen Kontaktplatte und dem hin- und herbeweglichen Kolbenteil erstreckt, um die bewegliche Kontaktplatte in Richtung auf die stationären Kontakte vorzuspannen. Weiterhin schließt die Schaltereinheit eine zweite federnde Vorspanneinrichtung oder Feder ein, die in dem oberen Hohlraum des Gehäuseabschnittes angeordnet ist. Die zweite Feder hat einen ersten und einen zweiten vorbestimmten Bereich ihrer Längserstreckung. Wenn sie in dem ersten vorbestimmten Bereich ihrer Längserstreckung ist, erstreckt sich die zweite Feder zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Kontaktplattenteil, um das bewegliche Kontaktplattenteil von den stationären Kontakten weg vorzuspannen. Wenn jedoch die zweite Feder in dem zweiten vorbestimmten Bereich ihrer Ausdehnung ist, erstreckt sie sich zwischen dem Gehäuse und dem Kolbenteil und spannt den Kolben weg von dem beweglichen Kontaktplattenteil vor.

Das bewegliche Kontaktplattenteil ist derart zwischen der ersten und der zweiten Vorspann­ einrichtung angebracht, daß dann, wenn das Kolbenteil sich unter einer von außen aufgebrachten Kraft zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt, das bewegliche Kontaktplattenteil in einer ersten vorbestimmten Richtung aus der ganz geöffneten Stellung in Richtung auf und in Kontakt mit den stationären Kontakten bewegt wird. Zu Anfang wird die aufgebrachte Kraft über den Kolben und die erste Feder auf die bewegliche Kontaktplatte aufgebracht. Ebenso erstreckt sich zu Anfang die zweite Feder zwischen der beweglichen Kontaktplatte und dem stationären Gehäuse, so daß die zweite Feder von der auf die bewegliche Kontaktplatte aufgebrachten Kraft zusammengedrückt wird und dieser entgegenwirkt. Nachdem jedoch die Kontakte geschlossen sind und während der Kolben seinen nach einwärts zu der zweiten Stellung gerichteten Weg fortsetzt, tritt ein Teil des Kolbens mit der zweiten Feder derart in Eingriff, daß die bewegliche Kontaktplatte von dem Eingriff mit der zweiten Feder gelöst wird und die zweite Feder sich zwischen dem Gehäuse und dem Kolben erstreckt. Damit werden also die Kontakte in der geschlossenen Stellung durch die äußere Kraft, die durch den Kolbenkörper wirkt, und die zusammengedrückte erste Feder sicher zusammengehalten. Während sich das Kolbenteil zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung bewegt, bewegt sich das bewegliche Kontaktplattenteil aus der ganz geschlossenen Stellung in einer zweiten vorbestimmten Richtung im allgemeinen entgegen zu der ersten vorbestimmten Richtung weg von und außer Kontakt mit den stationären Kontakten. Bei den verbesserten Schalteinheiten der vorliegenden Erfindung weist das Kolbenteil eine Nockeneinrichtung mit einer Nockenfläche auf. Zusätzlich hat das bewegliche Kontaktplattenteil eine äußere Nockenkante sowie eine Nockenöffnung, die eine innere Nockenkante hat. Die Nockenfläche des Kolbenteiles ist so ausgelegt, daß sie mit der inneren Nockenkante der Öffnung des beweglichen Kontaktplattenteiles in Eingriff tritt, wenn das Kolbenteil in der ersten vorbestimmten Richtung verschoben wird, und daß das bewegliche Kontaktplattenteil in einer ersten Querrichtung verschoben wird, die im allgemeinen senkrecht zu der Linie der Kolbenteilbewegung aus einer anfänglich geschlossenen Stellung in die ganz geschlossene Stellung, so daß eine Kontaktschleifwirkung gegeben ist.

Zusätzlich weist der zentrale Hohlraum der verbesserten Schalteinheit eine Nockenfläche für den Eingriff der äußeren Nockenkante des beweglichen Kontaktplattenteiles während der Ver­ schiebung des beweglichen Kontaktplattenteils in der zweiten vorbestimmten Richtung auf. Die Nockenfläche des zentralen Hohlraumes ist so ausgelegt, daß sie das Kontaktplattenteil in einer zweiten Querrichtung verschiebt, die in etwa senkrecht zu der Richtung der Kolbenteilbewegung und im wesentlichen entgegen der ersten Querrichtung verläuft, um das bewegliche Kontakt­ plattenteil in die ganz geöffnete Stellung zurückzubringen, wenn das Kolbenteil sich wieder in der ersten Stellung befindet.

Weitere ausgestaltende Merkmale der Schalteinheit sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ferner sind in der US 45 14 609 und in der US 45 04 713 weitere Schalteinheiten mit schleifenden Kontakten beschrieben. Diese Schalteinheiten sind als Tast- oder Druckschalter ausgebildet und weisen eine von Hand betätigbare Drucktaste auf. Beim Schaltvorgang werden auf einem bewegbaren Plattenteil gehalterte Kontakte auf stationäre Kontakte gedrückt. Um ein Schleifen der Kontakte zu erzielen, können die auf dem bewegbaren Plattenteil angeordneten Kontakte beim Schaltvorgang federnd nachgeben und sich auf den stationären Kontakten abrollen. Nach der US 45 14 609 ist das Plattenteil selbst als Feder ausgebildet und aufgrund seines geringen Querschnittes für geringe Ströme ausgelegt. Dagegen ist das in der US 45 04 713 beschriebene Plattenteil starr ausgebildet und mittels einer zusätzlichen Feder elastisch nachgebend gehaltert.

In den Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Schaltaufbaues gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des Schaltaufbaues gemäß Fig. 1 gemäß der Linie II-II,

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht des Schaltaufbaues nach Fig. 2 entlang der Linie III-III, wobei sich die Schalteinheit in der ganz geöffneten Stellung befindet,

Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht des Schaltaufbaues nach Fig. 2 entlang der Linie IV-IV, wobei sich die Schalteinheit in der ganz geschlossenen Stellung befindet,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Kolbenteiles, welches in dem in Fig. 1 dargestellten Schaltaufbau enthalten ist,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des beweglichen Kontaktplattenteiles, welches in dem in Fig. 1 dargestellten Schaltaufbau enthalten ist.

Bei der Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in jeder der unterschiedlichen Darstellungen kennzeichnen, wird nun zunächst Fig. 1 betrachtet, in welcher ein Schaltaufbau 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer teilweise im Schnitt dargestellten Seitenansicht gezeigt ist.

Der Schaltaufbau 10 weist eine Mehrzahl von ausgerichteten Schaltbausteinen 12 auf, welche zwischen einer Schaltaufbaubefestigungsplatte 30 und einer Endplatte 40 mit Hilfe eines Paares konventioneller Befestigungsmittel 50 befestigt ist, die ein Paar von Bolzen 52 aufweisen, welche sich durch in den Schaltbausteinen 12 ausgebildeten und zueinander ausgerichteten Öffnungen 58 erstrecken und welche mit einer Sicherungsscheibe und einem Paar von Schraubenmuttern 54 fixiert sind. Nur eines der beiden Befestigungsmittel 50 ist in Fig. 1 sichtbar.

Der Schaltungsaufbau 10 bildet einen Teil oder Unteraufbau eines zahngetriebenen Begrenzungs­ schaltaufbaues (nicht dargestellt), welcher an der Antriebshülse eines (nicht dargestellten) Ventilbetätigers befestigt ist. Die Drehbewegung der Antriebshülse des Ventilbetätigers wird über eine Kupplung auf eine Mehrzahl von Vorgelegerädern übertragen. Die Vorgelegeräder sind an einem von zwei Paaren von Ausgangswellen 16 befestigt, von denen nur eine in Fig. 1 sichtbar ist. Jede Ausgangswelle 16 ist für eine Drehbewegung in einem Lager 34 befestigt, welches wiederum in eine in der Befestigungsplatte 30 ausgebildete Öffnung 32 eingepaßt ist.

An der Ausgangswelle 16 sind eine Mehrzahl von Nockenteilen 18 für eine Drehung mit derselben befestigt, wobei jedes Nockenteil 18 einer entsprechenden Schalteinheit 14 zugeordnet ist. Wie man am besten in den Fig. 1 und 2 sieht, hat jedes Nockenteil 18 einen langgestreckten Nockenkörper 20 und einen einstückig angeformten kreuzförmigen Vorsprung 22, welcher sich von einem Ende des Nockenkörpers 20 aus erstreckt. An den gegenüberliegenden axialen Enden des Nockenkörpers 20 ist eine im wesentlichen kreuzförmige Aussparung 24 ausgebildet für die Aufnahme des kreuzförmigen Vorsprunges 22 eines benachbarten Nockenteiles 18. Jedes Nockenteil 18 weist eine axiale, im wesentlichen zylindrische Öffnung 26 für die Befestigung des Nockenteiles 18 an der Welle 16 und für eine Drehung mit derselben auf.

Der kreuzförmige Vorsprung 22 und die passenden Aussparungen 24 erfordern, daß benachbarte Nockenteile 18 so auf der Welle 16 montiert werden, daß ihre langgestreckten Nockenkörper 20 entweder parallel oder senkrecht zueinander verlaufen. Abhängig von ihrer Winkelorientierung entsprechen Nockenkörper, welche bezüglich ihrer langgestreckten Körper parallel zueinander stehen, entweder normalerweise offenen oder normalerweise geschlossenen Kontakten. Stehen zwei Nockenkörper bezüglich ihrer langgestreckten Körper senkrecht zueinander, so entspricht der eine Nockenkörper normalerweise offenen Kontakten und der andere Nockenkörper normalerweise geschlossenen Kontakten.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Endplatte 40 eine erste im wesentlichen zylindrische Aussparung 42 für die Aufnahme und drehbare Montage des kreuzförmigen Vorsprunges 22 des am Ende bzw. außen liegenden Nockenteiles 18 auf, welches auf dem Schaft 16 montiert ist. Die Endplatte 40 weist weiterhin eine zweite im wesentlichen zylindrische Aussparung 44 für die Aufnahme und drehbare Anordnung des außenliegenden Endes der Welle 16 auf. Weiterhin weist die Endplatte 40 auch ein Paar von Öffnungen 46 für die Befestigungsteile 50 auf, ebenso wie ein Paar von zusätzlichen Öffnungen 48 für die Montage des mit dem Getriebe versehenen Begrenzungsschaltaufbaues.

Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist der Schaltaufbau 10 aus einer Mehrzahl von miteinander ausgerichteten Schaltbausteinen 12 gebildet, welche durch die Befestigungsteile 50 (Fig. 1) aneinander befestigt sind, die sich durch Paare von nebeneinander ausgerichteten Öffnungen 58 erstrecken, die in jedem der Schaltbausteine 12 ausgebildet sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist jeder Schaltmodul 12 ein zweiseitig symmetrisches Paar von Schalteinheiten 14 auf. Der Aufbau und die Betätigung einer einzelnen Schalteinheit 14 eines Bausteines 12 wird erläutert werden, während der Aufbau der anderen Schalteinheit 14 des Bausteines 12 angesichts der Symmetrie im Hinblick auf seine Betätigung bzw. Bedienung identisch ist.

Beide Schalteinheiten 14 in dem Baustein 12 teilen sich ein gemeinsames Gehäuse 60, welches vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden thermoplastischen oder aushärtbaren Material geformt bzw. gegossen ist. Das Gehäuse 60 weist ein Paar von zweiseitig symmetrischen Gehäuseabschnitten 61 auf. Eine Mehrzahl von Hohlräumen 56 sind in jedem Gehäuseabschnitt 61 für eine Vielfalt von Zwecken ausgebildet. Allgemein sind die Hohlräume 56 von einer ersten Seite 80 des Gehäuses 60 aus zugänglich, während die Hohlräume 56 auf der zweiten Seite 82 des Gehäuses 60 durch eine Gehäuserückwand 84 abgeschlossen sind, die eine innere Oberfläche oder Seite 86 (am besten in Fig. 3 und 4 zu sehen) sowie eine äußere Oberfläche oder Seite 88 (Fig. 1 und 2) hat.

Wie man am besten in Fig. 3 und 4 erkennt, weist jede Schalteinheit 14 einen ersten stationären Kontakt 100 auf, welcher mit konventionellen Mitteln mit einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktplatte 102 verbunden ist, an welcher ein erster Anschluß 104 befestigt ist. Der erste stationäre bzw. feste Kontakt 100 erstreckt sich in einen zentralen Hohlraum 74, welcher in dem Gehäuseabschnitt 61 ausgebildet ist. Der zweite feste Kontakt 110 ist mit einer zweiten Kontaktplatte 112 verbunden, an welcher ein zweiter Anschluß 114 befestigt ist. Der zweite stationäre bzw. feste Kontakt 110 erstreckt sich ebenfalls in den zentralen Hohlraum 74 des Gehäuseabschnittes 61 und liegt in etwa in einer Ebene mit dem ersten festen Kontakt 100. Die ersten und zweiten Kontaktplatten 102, 112 sind in dem Gehäuseabschnitt 61 in konventioneller Weise befestigt, wobei die Kontaktplatten 102, 112 mit Preßpassung in den Gehäusehohlräumen angebracht sind, die so bemessen sind, daß sie jene sicher aufnehmen.

Jede Schalteinheit 14 weist außerdem eine bewegliche Kontaktplatte 124 auf, die man am besten in der perspektivischen Ansicht nach der Fig. 6 erkennt und die eine untere Fläche 125 und eine obere Fläche 127 hat, an welcher erste und zweite Kontakte 120, 122 angebracht sind, die mit der beweglichen Kontaktplatte 124 verschiebbar oder bewegbar sind. Die Schalteinheit 14 weist außerdem einen beweglichen Kolben oder ein Kolbenteil 130 auf, welches man am besten in der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 5 erkennt und welches vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Wie man am besten in den Fig. 3 und 4 erkennt, sind die bewegliche Kontaktplatte 124 und der Kolben 130 zwischen einer ersten und zweiten Vorspanneinrichtung oder zwischen Federn 150, 160 montiert.

Der Kolben 130, die bewegliche Kontaktplatte 124, die festen Kontaktplatten 102, 112 und die Federn 150, 160 sind in Fig. 2 nach außen aus dem Gehäuse 60 verschoben und im Schnitt dargestellt.

Wie man am besten in Fig. 5 erkennt, weist der Kolben 130 einen in etwa kastenförmigen Körper 134 auf, der eine in etwa rechteckige obere Oberfläche 146 und eine untere Fläche 147 hat. Von dem näherungsweise rechteckigen unteren Ende des Kolbenkörpers 134 erstreckt sich ein in etwa kastenähnlicher und einstückig angeformter unterer Abschnitt 132. Der Kolbenkörper 134 und der untere Abschnitt 132 haben ein Paar von parallelen, in etwa T-förmigen Oberflächen 133, 135 gemeinsam. Von dem oberen Ende des Kolbenkörpers 134 erstreckt sich ein ungefähr zylindrischer oberer Abschnitt 138. Der obere Abschnitt 138 ist durch einen Schlitz 136 in zwei symmetrische Abschnitte 139 geteilt, wobei der Schlitz 136 so bemessen ist, daß er die bewegliche Kontaktplatte 124 (Fig. 6) aufnehmen kann. Der Schlitz 136 erstreckt sich in den Kolbenkörper 134 hinein und ist am Grund durch eine in demselben ausgebildete in etwa rechtwinklige untere Fläche 137 begrenzt. Eine in etwa zylindrische Aussparung 144 ist in dem Kolbenkörper 134 ausgebildet, welche sich von der Bodenfläche 137 des Schlitzes 136 nach unten erstreckt und für die Aufnahme und Positionierung der ersten Feder 150 (Fig. 3) dient. Nach oben von der Bodenfläche 137 des Schlitzes 136 aus und im Anschluß an die Aussparung 144 für die erste Feder erstreckt sich ein Kolbennockenelement oder Nocken 140, der einem noch zu beschreibenden Zweck dient.

Wie man am besten in den Fig. 3 und 4 erkennt, weist der Gehäuseabschnitt 61 einen unteren Hohlraum 64 auf, der am Boden durch eine untere Wand 62 begrenzt wird, von der sich nach oben ein Paar von in etwa parallelen Seitenwänden 66, 68 erstrecken, welche so angeordnet sind, daß sie zwei Seiten eines Kolbenschachtes 70 bilden. Die Rückseite des Kolbenschachtes 70 wird von einer Innenfläche 86 der Rückwand 84 des Gehäuses 60 gebildet. Die Vorderfläche des Kolbenschachtes 70 ist gegeben durch die äußere oder rückwärtige Fläche 88 der Rückwand 84 des Gehäuses 60 eines benachbarten Bausteins 12 oder durch die Endplatte 40 (Fig. 1), wenn der Baustein 12 in einem Schaltaufbau 10 montiert ist. Der Kolbenschacht 70 ist so bemessen, daß er den Kolbenkörper 134 gleitbar einrahmt und den Kolben 130 auf eine Bewegung entlang einer Linie begrenzt, welche in etwa senkrecht zu der durch die stationären Kontakte 100, 110 definierten Ebene verläuft.

Der Boden 62 hat eine in etwa rechtwinklige Öffnung 72, die darin ausgebildet ist, um den Durchtritt des Bodenabschnittes 132 des Kolbens 130 zu ermöglichen. Der Gehäuseabschnitt 61 weist auch einen oberen Hohlraum 90 auf, der so bemessen ist, daß er die zweite Feder 160 aufnehmen kann.

Wie man am besten in Fig. 3 erkennt, erstreckt sich die erste Feder 150 zwischen der Bodenfläche der Aussparung 144, welche in der unteren Fläche 137 des Schlitzes 136 in dem Kolben 130 ausgebildet ist, und der unteren Fläche 125 (Fig. 6) der beweglichen Kontaktplatte 124. Die zweite Feder 160 erstreckt sich zwischen einer oberen bzw. inneren Fläche 92 des oberen Hohlraumes 90 und der oberen Fläche 127 (Fig. 6) der beweglichen Kontaktplatte 124 oder der oberen Fläche 146 (Fig. 5) des Kolbenkörpers 134, was abhängig ist von dem Maß, um welches der Kolben 130 durch eine äußere Kraft, die von einem Nockenteil 18 ausgeübt wird, in den Gehäuseabschnitt 61 gedrückt wird. Sowohl die erste als auch die zweite Feder 150, 160 sind in etwa spiral- bzw. spulenförmig. Die beiden Segmente 139 des oberen Abschnittes 138 (Fig. 5) des Kolbens 130 erstrecken sich innerhalb der zweiten Feder 160. Zusätzlich zu der Bodenfläche 137 hat der Schlitz 136 ein Paar von in etwa parallelen inneren Flächen 131, welche im wesentlichen senkrecht zu der Bodenfläche 137 verlaufen (wie man am besten in Fig. 5 sieht), und die Bewegung der beweglichen Kontaktplatte 124 ist durch die inneren Flächen 131 des Schlitzes 136 eingeschränkt (wie man am besten in Fig. 1 sieht).

Die erste und zweite Feder 150, 160 (Fig. 3 und 4) sind so ausgewählt, daß dann, wenn keine äußere Kraft auf den Kolben 130 ausgeübt wird, die Kraft der zweiten Feder 160 die bewegliche Kontaktplatte 124 nach unten verschiebt, so daß die ersten und zweiten Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontaktplatte 124 durch Luftspalte von den gegenüberliegenden entsprechenden ersten und zweiten stationären Kontakten 100, 110 getrennt sind. Weiterhin wird die Kraft der zweiten Feder 160 über die bewegliche Kontaktplatte 124 auf die erste Feder 150 übertragen und damit auch auf den Kolben 130, so daß der Kolben 130 bis zur Grenze seines Auswärtshubes gedrückt wird, die durch die Berührung der Bodenfläche des Körpers 134 des Kolben 130 mit der Bodenwand 62 des Gehäuseabschnittes 61 definiert ist. Dies ist die Ruhe- oder Gleichgewichts­ stellung des Kolbens 130 in dem Gehäuseabschnitt 61. Wenn auf den Bodenabschnitt 132 des Kolbens 130 eine äußere Kraft aufgebracht wird, bewegt sich der Kolben 130, welcher innerhalb der in etwa parallelen Wände 66, 68, die den Kolbenschacht 70 festlegen, eingeschlossen ist, in einer im wesentlichen geraden Linie nach oben. Die auf den Kolben 130 aufgebrachte äußere Kraft wird über die erste Feder 150 auf die bewegliche Kontaktplatte 124 und durch die bewegliche Kontaktplatte 124 auf die zweite Feder 160 übertragen. Während der Kolben 130 sich nach oben bewegt, wird die bewegliche Kontaktplatte 124 ebenfalls nach oben gedrückt. Schließlich kommen die Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontaktplatte 124 mit den ersten und zweiten stationären Kontakten 100, 110 in Berührung.

Während sich der Kolben 130 anfänglich durch einen ersten vorbestimmten Verschiebungsbereich oberhalb von seiner Gleichgewichtsstellung nach oben bewegt, wird die bewegliche Kontaktplatte 124 zwischen den beiden Federn 150, 160 nach oben befördert. Bei einer vorbestimmten Kolbenverschiebung jedoch tritt die obere Fläche 146 (Fig. 5) des Kolbenkörpers 134 mit dem unteren Ende der zweiten Feder 160 in Eingriff, und das untere Ende der zweiten Feder 160 wird gleichzeitig mit der oberen Fläche 127 (Fig. 6) der beweglichen Kontaktplatte 124 außer Eingriff gebracht. Während danach der Kolben 130 sich nach oben durch einen zweiten vorbestimmten Verschiebungsbereich bewegt, werden die Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontaktplatte 124 gegen die stationären Kontakte 100, 110 durch die von der ersten Feder 150 auf die untere Fläche 125 (Fig. 6) der beweglichen Kontaktplatte 124 ausgeübte Kraft vorgespannt, und der Kolben 130 drückt die zweite Feder 160 in dem oberen Hohlraum 90 zusammen. In mit Getrieben versehenen Begrenzungsschaltaufbauten wird die äußere Kraft auf den Kolben 130 durch das längliche Nockenteil 18, welches sich auf der Welle bzw. mit der Welle 16 dreht, aufgebracht (Fig. 1).

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Mittel zum Schleifen der Oberfläche der Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontaktplatte 124 über die Flächen der entsprechenden ersten und zweiten stationären Kontakte 100, 110 vorgesehen. Wie oben erwähnt, weist der Kolben 130 ein Nockenelement oder einen Nocken 140 auf, der eine Nockenfläche 142 hat (Fig. 5). Das Kolbennockenelement 140 ist so ausgelegt, daß es durch eine in etwa rechtwinklige Öffnung 126 hervorsteht, welche in der beweglichen Kontaktplatte 124 ausgebildet ist (Fig. 6). Das Kolbennockenelement 140 hat eine in etwa rechteckige Nockenfläche oder Abschrägung 142, die an einer seiner Seiten ausgebildet ist. Am besten sieht man dies in Fig. 3, wo die Kolbennocken­ fläche 142 so positioniert ist, daß sie mit einer inneren oder ersten Nockenkante 128 (Fig. 6) in der Öffnung 126 in Eingriff tritt, die in der beweglichen Kontaktplatte 124 ausgebildet ist. Während der Kolben in einer ersten vorbestimmten Richtung verschoben wird (in Fig. 3 nach oben), beginnt das Kolbennockenelement 140, sich durch die Kontaktplattenöffnung 126 hindurchzubewegen. Während es dieses tut, wird die bewegliche Kontaktplatte 124 in einer ersten Querrichtung verschoben, welche in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens 130 verläuft (in Fig. 3 nach rechts). Der Hub bzw. die Bewegung des Kolbennockenelementes 140 durch die Kontaktplattenöffnung 126 wird fortgesetzt, nachdem die ersten und zweiten beweglichen Kontakte 120, 122 mit den ersten und zweiten stationären Kontakten 100, 110 in Berührung gekommen sind, so daß die bewegliche Kontaktplatte 124 (am besten aus Fig. 4 ersichtlich) und die daran angebrachten Kontakte 120, 122 fortfahren, sich in der ersten Querrichtung zu bewegen, wodurch die Oberflächen der Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontaktplatte 124 über die Oberflächen der ersten und zweiten stationären Kontakte 100, 110 schleifen bzw. geschleift werden aus einer ersten geschlossenen Stellung in eine zweite oder ganz geschlossene Stellung (Fig. 4).

Wenn die Kontakte geöffnet werden, kehrt die bewegliche Kontaktplatte 124 folgendermaßen in ihre anfängliche Position zurück. Sobald die äußere Kraft, welche auf den unteren Abschnitt 132 des Kolbens 130 aufgebracht wurde, nachläßt, drückt die Kraft der zusammengedrückten ersten und zweiten Federn 150, 160 den Kolben 130 entlang eines geraden Weges nach unten in den Kolbenschacht 70. Zu Anfang drückt die zweite Feder 160, welche sich von der inneren Fläche 92 des oberen Hohlraumes 90 zu der oberen Fläche 146 (Fig. 5) des Kolbenkörpers 134 erstreckt, direkt gegen den Kolben 130, wenn die äußere Kraft nachläßt. Die Kontakte 120, 122 der beweglichen Kontakte 124 bleiben weiterhin in Kontakt mit den stationären Kontakten 100, 110, wenn der Kolben 130 seine Hubbewegung nach unten beginnt, da die erste Feder 150 weiterhin eine Kraft gegen die untere Fläche 125 (Fig. 6) der beweglichen Kontaktplatte 124 aufbringt.

Wenn sich schließlich der Kolben 130 in dem Kolbenschacht 70 nach unten und auswärts bewegt, sinkt die obere Fläche 146 (Fig. 5) des Kolbenkörpers 134 unter die obere Fläche 127 der beweglichen Kontaktplatte 124, welche bis zu diesem Punkt in der ganz geschlossenen Stellung verbleibt und die zweite Feder 160 tritt mit der oberen Fläche 127 der beweglichen Kontaktplatte 124 in Berührung.

Die von der zweiten Feder 160 auf die Oberfläche 127 der beweglichen Kontaktplatte 124 ausgeübte Kraft ist in etwa nach unten gerichtet und folgt der Bewegung des Kolbens 130. Die bewegliche Platte 124 folgt jedoch der Abwärtsbewegung des Kolbens 130 nicht genau. Der zentrale Hohlraum 74 ist auf einer Seite von einer Außenwand 76 begrenzt, die abgeschrägt oder um einen kleinen Winkel gegenüber der durch die Bewegung des Kolbens 130 in dem Kolbenschacht 70 definierten Linie geneigt ist. Weiterhin ist die Außenwand 76 des oberen Hohlraumes 74 so angeordnet, daß sie von einer Außenkante 129 der beweglichen Kontaktplatte 124 berührt wird. Während sich die bewegliche Kontaktplatte 124 aufgrund der Kraft der Feder 160 nach unten in einer zweiten vorbestimmten Richtung, welche in etwa der ersten vorbestimm­ ten Richtung entgegengerichtet ist, bewegt, wird die bewegliche Kontaktplatte 124 durch die Berührung zwischen der äußeren oder zweiten Nockenkante 129 der beweglichen Kontaktplatte 124 und der Oberfläche der Außenwand 76 des zentralen Hohlraumes 74 so gedrückt, daß sie sich in einer zweiten Querrichtung bewegt, welche im wesentlichen senkrecht zu der Bewegungs­ richtung des Kolbens und in etwa entgegen der ersten Querrichtung verläuft, so daß die bewegliche Kontaktplatte 124 in die ganz offene Stellung (Fig. 3) zurückkehrt, wenn der Kolben 130 wieder in der ersten Stellung ist.

In der dargestellten Ausführungsform steht die Nockenfläche der Außenwand 76 mit der äußeren Nockenkante 129 der beweglichen Kontaktplatte 124 in Eingriff, wenn sich die bewegliche Kontaktplatte 124 in der ganz geschlossenen Stellung befindet. Es kommt jedoch nur darauf an, daß die bewegliche Kontaktplatte 124 in Querrichtung um den Abstand verschoben wird, der erforderlich ist, um sie zu dem Zeitpunkt, in welchem der Kolben 130 seine Abwärtsbewegung vollständig beendet hat, in ihre anfängliche Stellung in Querrichtung zurückzubringen. Es könnte also die Berührung zwischen der äußeren Nockenkante 129 der beweglichen Kontaktplatte 124 und der Nockenfläche der Außenwand 76 beispielsweise stattfinden, nachdem die bewegliche Kontaktplatte 124 ihre Abwärtsbewegung begonnen hat. In ähnlicher Weise könnte, falls gewünscht, die Querverschiebung der beweglichen Kontaktplatte 124 vollständig durchgeführt werden, bevor die bewegliche Kontaktplatte 124 ihre Abwärtsbewegung vollständig beendet hat.

Eine ähnliche Betrachtung gilt auch für die anfängliche Querverschiebung der beweglichen Kontaktplatte 124 durch die von dem Kolbennocken 140 auf die innere Kante 128 (Fig. 6) der Kontaktplattenöffnung 126 ausgeübte Kraft. Der Kolbennocken 140 und die Kontaktplattenöffnung 126 könnten so bemessen und angeordnet sein, daß sie die bewegliche Kontaktplatte 124 in der ersten Querrichtung bewegen, nachdem die beweglichen und stationären Kontakte zusammen­ gekommen sind, um damit die Schleifwirkung zu gewährleisten.

Verschiedene andere Modifikationen können bezüglich der Einzelheiten der Ausführungsformen des Schalteraufbaues für die vorliegende Erfindung vorgenommen werden, die alle innerhalb des Gedankens und Rahmens der Erfindung liegen, wie sie durch die nachstehenden Ansprüche definiert sind. Beispielsweise könnte die bewegliche Kontaktplatte mehr als zwei Kontakte haben, wobei ebenso entsprechende stationäre Kontakte vorzusehen wären.

Claims (8)

1. Schalteinheit mit

• a) einem Gehäuse, welches einen zentralen Hohlraum und einen oberen Hohlraum einschließt;
• b) einem beweglichen Kontaktplattenteil mit einer Mehrzahl von Kontakten, wobei das Kontaktplattenteil so angeordnet ist, daß es in dem zentralen Hohlraum des Gehäuses zwischen einer ganz offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist;
• c) einer Mehrzahl von stationären Kontaktteilen, wobei jedes der stationären Kontaktteile mit einem stationären Kontakt versehen ist, welcher einem gegenüberliegenden Kontakt des beweglichen Kontaktplattenteiles zugeordnet ist, wobei die stationären Kontakte an den diesen zugeordneten beweglichen Kontakten anliegen, wenn die Kontaktplatte in der geschlossenen Stellung ist;
• d) einem Kolbenteil, welches in dem Gehäuse entlang einer Linie zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung hin- und herbewegbar ist;
• e) einer ersten federnden Vorspanneinrichtung, welche sich zwischen dem beweglichen Kontaktplattenteil und dem hin- und herbewegbaren Kolbenteil erstreckt und das Kontaktplattenteil in Richtung auf die stationären Kontakte vorspannt;
• f) einer zweiten federnden Vorspanneinrichtung, welche in dem oberen Hohlraum des Gehäuses angeordnet ist und einen ersten und einen zweiten vorbestimmten Bereich einer Ausdehnung in Längsrichtung hat, welche sich in dem ersten vorbestimmten Bereich zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Kontaktplattenteil erstreckt, um das bewegliche Kontakt­ plattenteil weg von den stationären Kontakten vorzuspannen, und welche sich in dem zweiten vorbestimmten Bereich zwischen dem Gehäuse und dem Kolbenteil erstreckt, um das Kolbenteil weg von dem beweglichen Kontaktplattenteil vorzuspannen; wobei
• g) das bewegliche Kontaktplattenteil zwischen der ersten und der zweiten Vorspann­ einrichtung derart angeordnet ist, daß wenn sich das Kolbenteil zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt, das bewegliche Kontaktplattenteil aus der ganz offenen Stellung in einer ersten vorbestimmten Richtung auf die stationären Kontakte zu und in Kontakt mit diesen verschoben wird und
• h) daß wenn das Kolbenteil sich zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung bewegt, das bewegliche Kontaktplattenteil sich aus der ganz geschlossenen Stellung in einer zweiten vorbestimmten Richtung in etwa entgegen der ersten vorbestimmten Richtung weg von den und außer Kontakt mit den stationären Kontakten bewegt;
• i) die bewegliche Kontaktplatte eine äußere Nockenkante sowie eine Nockenöffnung mit einer inneren Nockenkante aufweist;
• j) das hin- und herbewegliche Kolbenteil eine Nockeneinrichtung mit einer Nockenfläche aufweist, wobei die Nockenfläche des Kolbenteiles so ausgelegt ist, daß sie mit der inneren Nockenkante der Öffnung des beweglichen Kontaktplattenteiles in Eingriff tritt, wenn das Kolbenteil in der ersten vorbestimmten Richtung bewegt wird, derart, daß das bewegliche Kontaktplattenteil in einer ersten Querrichtung, die in etwa senkrecht zur Bewegungslinie des Kolbenteiles verläuft, aus einer anfänglich geschlossenen in die ganz geschlossene Stellung verschoben wird;
• k) der zentrale Hohlraum eine Nockenfläche aufweist für den Eingriff der äußeren Nockenkante des beweglichen Kontaktplattenteiles, wenn das bewegliche Kontaktplattenteil in der zweiten vorbestimmten Richtung verschoben wird, wobei die Nockenfläche so ausgelegt ist, daß sie das Kontaktplattenteil in einer zweiten Querrichtung verschiebt, die in etwa senkrecht zu der Bewegungslinie des Kolbenteiles und in etwa entgegen der ersten Querrichtung verläuft, um das bewegliche Kontaktplattenteil in die ganz offene Stellung zurückzubringen, wenn das Kolbenteil wieder in der ersten Stellung ist.

2. Schalteinheit nach Anspruch 1, bei der

• a) das Gehäuse aufweist: einen unteren Hohlraum, einen Boden mit einer Öffnung sowie ein Paar von Seitenwänden, welche sich in etwa senkrecht von dem Boden in den unteren Hohlraum erstrecken;
• b) das Kolbenteil aufweist: einen Körper, der so ausgelegt ist, daß er zwischen dem Paar von Seitenwänden aufnehmbar ist; einen unteren Abschnitt, welcher so ausgelegt ist, daß er sich durch die Bodenöffnung und außerhalb des Gehäuses erstreckt; einen oberen Abschnitt mit einem darin ausgebildeten Schlitz, der eine Grundfläche und ein Paar von in etwa parallelen Innenflächen hat, die in etwa senkrecht zu der Bodenfläche verlaufen, wobei die Bodenfläche des Schlitzes eine darin ausgebildete Vertiefung für die Aufnahme und Zentrierung der ersten federnden Vorspanneinrichtung hat;
• c) das Kolbenteil derart in dem Gehäuse angeordnet ist, daß das bewegliche Kontakt­ plattenteil sich durch den Schlitz erstreckt, wobei die Bewegung des beweglichen Kontaktplatten­ teils in Richtung senkrecht zu der ersten und zweiten Querrichtung durch die Innenflächen des Schlitzes eingeschränkt ist.

3. Schalteinheit nach Anspruch 2, bei der die Nockeneinrichtung des Kolbenteiles sich in etwa senkrecht von der Bodenfläche des Schlitzes erhebt.

4. Schalteinheit nach Anspruch 1, bei der die Nockenfläche des Kolbenteiles so ausgelegt ist, daß sie mit der inneren Nockenkante der Öffnung des beweglichen Kontaktplatten­ teiles in Eingriff steht, wenn das Kontaktplattenteil in der ganz offenen Stellung ist.

5. Schalteinheit nach Anspruch 4, bei der die Nockenfläche des Kolbenteiles so ausgelegt ist, daß sie mit der inneren Nockenkante der Öffnung des beweglichen Kontaktplattenteiles in Eingriff steht, bevor das Kontaktplattenteil in der geschlossenen Stellung ist.

6. Schalteinheit nach Anspruch 1, bei der die Nockenfläche des zentralen Hohlraumes mit der äußeren Nockenkante des beweglichen Kontaktplattenteiles in Eingriff steht, wenn das Kontaktplattenteil in der geschlossenen Stellung ist.

7. Schalteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zwei Schalteinheiten einen Schaltbaustein bilden.

8. Schalteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mehrere Schaltbausteine einen Schaltaufbau bilden, wobei

• a) das Kolbenteil von jeder Schalteinheit in einem Schaltbaustein sich entlang einer Linie bewegt, die in etwa parallel zu der Bewegungslinie der anderen Schalteinheit verläuft, und wobei die beweglichen Kontaktplattenteile der Schalteinheiten in einem Baustein sich in einer gemeinsamen Ebene bewegen;
• b) die Kolbenteile der Schalteinheiten in einem Paar paralleler Reihen in dem Baustein angeordnet sind, wobei die unteren Abschnitte der Kolbenteile der Schalteinheiten sich in zwei parallelen Reihen von den Böden der Gehäuse erstrecken, wobei jeder untere Abschnitt eine Außenfläche hat, die dafür ausgelegt ist, mit einem entsprechenden äußeren Nockenteil in Berührung zu treten, wobei die entsprechenden äußeren Nockenteile an einem Paar in etwa paralleler Wellen angeordnet sind.