DE102007030391A1

DE102007030391A1 - Herstellungsverfahren für einen Stößel und derartiger Stößel

Info

Publication number: DE102007030391A1
Application number: DE200710030391
Authority: DE
Inventors: Erhard Carls; Helmut Kraus; Stefan Langen; Werner Olbrich; Wolfgang Schatz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-02
Also published as: CN101689431A; EP2162892B1; US20100104875A1; WO2009003531A1; EP2162892A1; CN101689431B

Abstract

Ein Stößel (9) weist in einer Längsrichtung (x) gesehen einen Mittelbereich (15) und zwei an den Mittelbereich (15) angrenzende Außenbereiche (16, 17) auf. Die Außenbereiche (16, 17) werden aus einem nicht magnetisierbaren Material spritzgegossen. Im Mittelbereich (15) wird ein magnetisierbares Material in den Stößel (9) integriert. Vorzugsweise wird als magnetisierbares Material ein spritzgießbares Material verwendet und der Stößel (9) einschließlich des magnetisierbaren Materials mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt. Einem Abschnitt (18, 19) des Mittelbereichs (15) wird nach dem Integrieren des magnetisierbaren Materials in den Stößel (9) eine definierte Magnetisierung eingeprägt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Stößel, der in einer Längsrichtung gesehen einen Mittelbereich und zwei an den Mittelbereich angrenzende Außenbereiche aufweist, wobei die Außenbereiche des Stößels aus einem nicht magnetisierbaren Material spritzgegossen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen derartigen Stößel.
Stößel werden unter anderem bei elektromagnetischen Schaltgeräten und dergleichen eingesetzt. Bei einem derartigen Schaltgerät ist der Stößel in einem Gehäuse des Schaltgeräts beweglich gelagert. Er ist zwischen zwei mechanischen Endstellungen bewegbar, wobei die Endstellungen des Stößels mit dem Schaltzustand des Schaltgeräts korrespondieren. Mittels des Stößels können beispielsweise die Kontaktbrücken (oder vergleichbare Schaltelemente) des Schaltgeräts betätigt werden.
Bei Schaltgeräten – insbesondere bei Schützen – ist es in einer Vielzahl von Anwendungsfällen erforderlich, den tatsächlichen Schaltzustand des Schaltgeräts – im Gegensatz gegebenenfalls zu einem Ansteuerzustand des Schaltgeräts – zu erfassen, um ihn anderweitig auswerten zu können.
Mechanische Systeme sind – verglichen mit rein elektronischen Systemen – in der Regel relativ unzuverlässig. Es wäre daher von Vorteil, die Schaltstellung des Stößels berührungslos erfassen zu können.
In der älteren, am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2007 002 176.5 ist eine Erfassungseinrichtung für die berührungslose Erfassung der Schaltstellung eines Stößels be kannt. Der Stößel kann hierbei Abschnitte aufweisen, die magnetisch unterschiedlich ausgestaltet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, auf Grund derer ein Stößel, dessen Schaltstellung berührungslos erfassbar ist, auf einfache Weise herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Stößel mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die Außenbereiche des Stößels weiterhin aus einem nicht magnetisierbaren Material spritzgegossen. Im Mittelbereich wird jedoch ein magnetisierbares Material in den Stößel integriert. Einem Abschnitt des Mittelbereichs wird nach dem Integrieren des magnetisierbaren Materials in den Stößel eine definierte Magnetisierung eingeprägt. Als magnetisierbares Material kann insbesondere ein spritzgießbares Material verwendet werden. Der Stößel kann in diesem Fall einschließlich des magnetisierbaren Materials mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt werden.
Das spritzgießbare magnetisierbare Material kann insbesondere ein magnetisierbarer Kunststoff sein. Insbesondere können dem Kunststoff Ferritpartikel beigemischt sein.
Es ist möglich, dass der Abschnitt mit dem Mittelbereich identisch ist. Alternativ ist es möglich, dass der Abschnitt sich nur über einen Teil des Mittelbereichs erstreckt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 schematisch den konstruktiven Aufbau eines Schaltgeräts und einer Erfassungseinrichtung,
2 schematisch ein elektrisches Blockschaltbild der Erfassungsseinrichtung,
3 und 4 zwei mögliche Ausgestaltungen eines Stößels und
5 und 6 zwei Ablaufdiagramme.
Gemäß 1 ist ein elektromagnetisches Schaltgerät 1 als Schütz ausgebildet. Es weist eine Spule 2 auf, die mit einem Schaltstrom IS beaufschlagbar ist. Wenn die Spule 2 mit dem Schaltstrom IS beaufschlagt wird, zieht sie einen Anker 3 an. Dies ist in 1 durch einen Pfeil A andeutet. Wird der Schaltstrom IS unterbrochen, bewegt sich der Anker 3 auf Grund einer rücktreibenden Federkraft von der Spule 2 weg.
Mit dem Anker 3 ist ein Stößel 4 verbunden. Zusammen mit dem Anker 3 wird daher auch der Stößel 4 von der Spule 2 angezogen. Auf Grund der Bewegung des Stößels 4 wird (mindestens) ein Lastkontakt 5 geschlossen, so dass ein Laststrom IL fließen kann. Umgekehrt wird beim Unterbrechen des Schaltstroms IS der Lastkontakt 5 wird wieder geöffnet.
In der Regel weist das elektromagnetische Schaltgerät 1 mehrere Lastkontakte 5 auf, beispielsweise drei, vier oder fünf Lastkontakte 5. Die Darstellung nur eines einzigen Lastkontakts 5 in 1 dient lediglich der besseren Übersichtlichkeit.
Die in 1 dargestellte Ausgestaltung des elektromagnetischen Schaltgeräts ist nicht die einzig mögliche Ausgestaltung. Alternativ könnte das elektromagnetische Schaltgerät 1 beispielsweise als Leistungsschalter ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Schaltstrom IS mit dem Laststrom IL identisch. Die Spule 2 zieht in diesem Fall den Anker 3 an, wenn der Laststrom IL zu groß wird. Auf Grund des Anziehens des Ankers 3 wird ein Schaltschloss freigegeben, das den Stößel 4 in eine Stellung bewegt, in welcher der Lastkontakt 5 geöffnet bleibt.
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 weist das elektromagnetische Schaltgerät 1 ein Gehäuse 6 auf, welches die anderen obenstehend erwähnten Elemente 2 bis 5 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 umgibt. Auch korrespondiert die Stellung des Stößels 4 unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 mit dem Schaltzustand des Lastkontakts 5 und damit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts 1.
Um den Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 erfassen zu können, ist eine Erfassungseinrichtung 7 vorhanden. Die Erfassungseinrichtung 7, die nachfolgend noch näher erläutert werden wird, kann ein Bestandteil des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 sein. Gemäß 1 ist sie jedoch als Aufsatzgerät zum Aufsetzen auf das elektromagnetische Schaltgerät 1 ausgebildet. Gemäß 1 weist die Erfassungseinrichtung 7 daher ein Gehäuse 8 auf, das vom Gehäuse 6 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 verschieden ist. Weiterhin weist die Erfassungseinrichtung 7 einen Stößel 9 auf, der vom Stößel 4 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 verschieden ist.
Im vorliegenden Fall, in dem die Erfassungseinrichtung 7 als Aufsatzgerät ausgebildet ist, ist das Gehäuse 8 der Erfassungseinrichtung 7 am Gehäuse 6 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 fixierbar. In 1 ist dies durch Rasthaken 10 angedeutet, die am Gehäuse 8 der Erfassungseinrichtung 7 angeordnet sind und mit Rastausnehmungen 11 zusammenwirken, die am Gehäuse 6 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 angeordnet sind. Die Fixierung der Erfassungseinrichtung 7 am elektromagnetischen Schaltgerät 1 muss jedoch nicht mittels einer Rastverbindung erfolgen. Es kann alternativ oder zusätzlich auf andere Weise fixiert sein, beispielsweise mittels Schraubverbindungen.
Der Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 ist im Gehäuse 8 der Erfassungseinrichtung 7 beweglich gelagert. Der Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 ist mit dem Stößel 4 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 verbindbar. Auch hier können beispielsweise am Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 Rasthaken 12 angeordnet sein, die mit Rastausnehmungen 13 zusammenwirken, die am Stößel 4 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 angeordnet sind. Auch hier ist jedoch eine andere Art der Verbindung möglich. Entscheidend ist, dass der Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 sich zusammen mit dem Stößel 4 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 bewegt.
Soweit das elektromagnetische Schaltgerät 1 und die Erfassungseinrichtung 7 bisher beschrieben wurden, entspricht der Aufbau dem aus dem Stand der Technik allgemein bekannten Aufbau. Insbesondere ist der Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 zwischen zwei mechanischen Endstellungen bewegbar. Auf Grund der Verbindung des Stößels 9 der Erfassungseinrichtung 7 mit dem Stößel 4 des elektromagnetischen Schaltgeräts 1 korrespondieren die Endstellungen des Stößels 9 der Erfassungseinrichtung 7 mit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts 1.
Im Gehäuse 8 der Erfassungseinrichtung 7 ist eine Sensoreinrichtung 14 angeordnet. Von der Sensoreinrichtung 14 ist erfassbar, in welcher der Endstellungen sich der Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 befindet. Von der Sensoreinrichtung 14 ist ein elektrisches Signal E abgebbar, das mit der erfassten Endstellung korrespondiert. Die Sensoreinrichtung 14 ist hierbei derart ausgebildet, dass die Stellung des Stößels 9 der Erfassungseinrichtung 7 von ihr erfassbar ist, ohne den Stößel 9 der Erfassungseinrichtung 7 zu berühren. Die Sensoreinrichtung 14 kann beispielsweise als Hall-Sensor realisiert sein.
Der Stößel 9 weist in einer Längsrichtung x gesehen einen Mittelbereich 15 und zwei an den Mittelbereich 15 angrenzende Außenbereiche 16, 17 auf. Die Außenbereiche 16, 17 bestehen aus einem nicht magnetisierbaren, spritzgießbaren Material. Das Material, aus dem die Außenbereiche 16, 17 bestehen, kann insbesondere ein Kunststoff sein, beispielsweise ein Thermoplast oder ein Duroplast.
In den Mittelbereich 15 ist ein magnetisches Material integriert. Mindestens einem Abschnitt 18, 19 des Mittelbereichs 15 ist eine definierte Magnetisierung eingeprägt.
Bezüglich des Aufbaus des Mittelbereichs 15 gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bevorzugt ist, dass der Mittelbereich 15 aus einem spritzgießbaren magnetisierbaren Material besteht. In diesem Fall ist es möglich, dass der Stößel 9 einschließlich des magnetisierbaren Materials, aus dem der Mittelbereich 15 besteht, mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens spritzgegossen ist. Vorzugsweise ist das spritzgießbare magnetisierbare Material hierbei ein magnetisierbarer Kunststoff.
Alternativ ist es jedoch möglich, dass das magnetisierbare Material anderweitig in den Mittelbereich 15 integriert ist. In diesem Fall besteht der Mittelbereich 15 beispielsweise aus demselben Material wie die Außenbereiche 16, 17, wobei jedoch zusätzlich das magnetisierbare Material in den Mittelbereich 15 eingebracht ist.
Der mindestens eine Abschnitt 18, 19 sollte – bezogen auf die Längsrichtung x – an einer vorbestimmten Stelle angeordnet sein. Beispielsweise sollte der mindestens eine Abschnitt 18, 19 von einem der Enden 20, 21 des Stößels 9 einen definierten Abstand a aufweisen. Wenn es möglich ist, Längen 115, 116 und 117 des Mittelbereiche 15 und der Außenbereiche 16, 17 im Rahmen des Herstellungsverfahrens exakt genug einzuhalten, ist es möglich, dass der mindestens eine Abschnitt 18, 19 mit dem Mittelbereich 15 identisch ist. Diese Ausgestaltung ist in 3 dargestellt. Alternativ ist es möglich, dass der mindestens eine Abschnitt 18, 19 sich nur über einen Teil des Mittelbereichs 15 erstreckt, also mindestens ein Restbereich 22 des Mittelbereichs 15 verbleibt, dem keine Magnetisierung eingeprägt ist. Diese Ausgestaltung ist in 4 dargestellt.
In Verbindung mit den 5 und 6 werden nachfolgend Herstellungsverfahren für den Stößel 9 erläutert. 5 zeigt hierbei das erfindungsgemäße Prinzip, 6 eine bevorzugte Ausgestaltung dieses Prinzips.
Gemäß 5 werden in einem Schritt S1 der Mittelbereich 15 und die Außenbereiche 16, 17 des Stößels 9 spritzgegossen. Ebenfalls im Rahmen des Schrittes S1 wird im Mittelbereich 15 des Stößels 9 das magnetisierbare Material in den Stößel 9 integriert. Das magnetisierbare Material ist hierbei entweder unmagnetisiert oder ummagnetisierbar. In einem Schritt S2, also erst nach dem Integrieren des magnetisierbaren Materials in den Stößel 9, wird den Abschnitten 18, 19 des Mittelbereichs 15 eine definierte Magnetisierung eingeprägt.
6 unterscheidet sich durch die Ausgestaltung des Schrittes S1 von 5. Gemäß 6 werden im Rahmen des Schrittes S1 ebenfalls der Mittelbereich 15 und die Außenbereiche 16, 17 des Stößels 9 spritzgegossen. Bei der Ausgestaltung gemäß 6 wird jedoch als magnetisierbares Material ein spritzgießbares Material verwendet. Der Stößel 9 kann daher im Rahmen des Schrittes S1 von 6 einschließlich des magnetisierbaren Materials des Mittelbereichs 15 mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt werden. Der Schritt S2, in welchem den Abschnitten 18, 19 des Mittelbereichs 15 die definierte Magnetisierung eingeprägt wird, ist gegenüber 5 unverändert.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ergibt sich eine vereinfachte Herstellung des Stößels 9. Weiterhin können Montagefehler (beispielsweise ein verkehrtes Einsetzen magnetisierter Elemente in einen vorgefertigten Stößel) vermieden werden. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, dass auch im Dauerbetrieb des Stößels 9 ein Lockern oder Lösen von Magneten vermieden werden kann. Schließlich sind die magnetisierten Abschnitte 18, 19 vor Einwirkung von außen geschützt.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007002176 [0006]

Claims

Herstellungsverfahren für einen Stößel (9), der in einer Längsrichtung (x) gesehen einen Mittelbereich (15) und zwei an den Mittelbereich (15) angrenzende Außenbereiche (16, 17) aufweist, – wobei die Außenbereiche (16, 17) des Stößels (9) aus einem nicht magnetisierbaren Material spritzgegossen werden und im Mittelbereich (15) ein magnetisierbares Material in den Stößel (9) integriert wird, – wobei einem Abschnitt (18, 19) des Mittelbereichs (15) nach dem Integrieren des magnetisierbaren Materials in den Stößel (9) eine definierte Magnetisierung eingeprägt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetisierbares Material ein spritzgießbares Material verwendet wird und dass der Stößel (9) einschließlich des magnetisierbaren Materials mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens hergestellt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare magnetisierbare Material ein magnetisierbarer Kunststoff ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (18, 19) mit dem Mittelbereich (15) identisch ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (18, 19) sich nur über einen Teil des Mittelbereichs (15) erstreckt.
Stößel, – wobei der Stößel in einer Längsrichtung (x) gesehen einen Mittelbereich (15) und zwei an den Mittelbereich (15) angrenzende Außenbereiche (16, 17) aufweist, – wobei die Außenbereiche (16, 17) aus einem nicht magnetisierbaren Material und der Mittelbereich (15) aus einem spritzgießbaren magnetisierbaren Material besteht, – wobei der Stößel einschließlich des magnetisierbaren Materials mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießverfahrens spritzgegossen ist, – wobei einem Abschnitt (18, 19) des Mittelbereichs (15) eine definierte Magnetisierung eingeprägt ist.
Stößel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare magnetisierbare Material ein magnetisierbarer Kunststoff ist.
Stößel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (18, 19) mit dem Mittelbereich (15) identisch ist.
Stößel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (18, 19) sich nur über einen Teil des Mittelbereichs (15) erstreckt.