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Die Erfindung betrifft einen Näherungsschalter gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Näherungsschalter sind in der Automatisierungstechnik weit verbreitet. Sie sind mit induktiven, kapazitiven, optischen oder Magnetsensoren ausgestattet und werden zur Feststellung der Anwesenheit oder Annäherung von Werkstücken, Fahrzeugen und/oder Personen in einem Überwachungsbereich eingesetzt. Da sie ohne mechanische Betätigung schalten, arbeiten sie sehr zuverlässig und besitzen eine hohe Lebensdauer.
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Die wohl häufigste Bauform ist zylindrisch mit metrischem Außengewinde. Der elektrische Anschluss erfolgt meist über Kabel oder Steckverbinder. Näherungsschalter dieser Art werden auch von der Anmelderin hergestellt und vertrieben.
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Zum Schutz der empfindlichen Elektronik vor Umwelteinflüssen werden Näherungsschalter meistens vergossen. Als Vergußmasse wird neben den bekannten Epoxidharzen auch aufschäumendes Polyurethan eingesetzt. Vorteilhaft sind dessen geringere Permittivität, die elektrische Durchschlagsfestigkeit, die hohe mechanische Stabilität, die Dichtwirkung und das geringe Gewicht.
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Als weiterer Schutz vor Umwelteinflüssen wird das Anschlusskabel am geräteseitigen Ende oft mit einem einer Kabeltülle, wie in der
DE 10 2008 002 616 A1 beschrieben, versehen. Solch eine Kabeltülle kann auch innerhalb des Kabelmantels eingeführt werden, wie in der
EP 2145516 B1 beschrieben. Für die Zugentlastung und Abdichtung werden auch an das geräteseitige Ende des Anschlusskabels Stopfen angespritzt, wie in der
DE 42 25 267 C2 beschrieben. Ein wesentlicher Nachteil – sowohl bei Kabeltüllen als auch bei angespritzten Stopfen – ist, dass zusätzliche Teile bzw. Materialien benötigt werden und den Herstellungsprozess erschweren und verteuern. Weiterhin nachteilig ist, dass diese Arten von Zugentlastung und Abdichtung zumeist aus einem anderen Material als wie dem des Kabelmantels bestehen, was sowohl die chemische als auch die thermische Beständigkeit verändert. Auch die Isolationseigenschaft des Kabels ist dadurch uneinheitlich. Diese Nachteile wirken sich wiederum nachteilig auf Zulassungs- und Prüfungsverfahren aus, beispielsweise das cULus-Prüfzeichen (Sicherheitsstandards für Amerika und Kanada). Zusätzlich nachteilig wirkt sich beim Anspritzen des Stopfens aus, dass das Anschlusskabel oft vor dem Anspritzen mit einem Haftvermittler versehen werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Näherungsschalter mit Anschlusskabel anzugeben, dessen Zugentlastung und Abdichtung ohne zusätzliche Materialien auskommt sowie einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
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Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass der Kabelmantel an seinem geräteseitigen Ende einen aus dem Kabelmantelmaterial gewonnenen Wulst aufweist.
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Dieser Wulst wird durch thermoplastische Umformung des Kabelmantels erzeugt und ist je nach Kabelaufnahme des Näherungsschalters verschieden ausgebildet. Der Kabelmantel besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, z.B. PVC, PUR, TPE-S, TPE-O oder TPE-E. Die Temperatur für die thermoplastische Umformung wird beispielsweise mittels Heißluft, Mikrowelle, Infrarot, Induktion, Laser oder Elektronenstrahl erzeugt und der erhitzte Bereich dann beispielsweise mit Hilfe eines Werkzeugs umgeformt.
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Der umgeformte Bereich behält die Eigenschaften des Kabelmantels, insbesondere was die chemische und thermische Beständigkeit betrifft. Die Umformung hat somit keinen negativen Einfluss auf eventuelle Zulassungs- und Prüfungsverfahren, beispielsweise für das cULus-Prüfzeichen, und behält auch seine Isolationseigenschaften. Dabei ist das Umformen unabhängig von der Adernzahl und des Litzenquerschnitts. Zusätzlich kann der Kabelmantel in Bereichen auch kalibriert werden, um große Kabeltoleranzen auszugleichen und ermöglicht auch definierte Kabeldurchmesser. Bei geeigneter Gestaltung können auch die Luft- und Kriechstrecken vergrößert werden.
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Der Wulst ist dabei komplett oder teilweise formschlüssig in eine am Ende des Näherungsschalters vorgesehene Kabelaufnahme eingefügt. Der Wulst dient sowohl als Zugentlastung als auch zur Abdichtung gegen Umwelteinflüsse für das ins Innere des Näherungsschalters geführte Anschlusskabel. Von innen her wird auch gegen Füllstoffe, beispielsweise Gießharz oder Schaum, abgedichtet.
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Insbesondere bei Miniaturgeräten ist eine thermoplastische Umformung des Kabelmantels vom Vorteil. Besonders bei Näherungsschaltern, deren Durchmesser nur unwesentlich größer ist als der Durchmesser des Anschlusskabels. Der Wulst ist dann nur wenige Zehntel Millimeter durch thermoplastische Umformung aufgestaucht. Zusätzlich ist er mit mindestens einer Einkerbung, insbesondere mit zwei oder drei Einkerbungen oder einer umlaufenden Einkerbung in Form einer Nut, versehen. Diese Einkerbungen werden ebenfalls durch thermoplastische Umformung der Wulst eingebracht. Der Wulst liegt dann nur dichtend an der Kabelaustrittsöffnung der Kabelaufnahme an. Innerhalb der Kabelaufnahme liegt der Wulst mit seinen Einkerbungen nicht formschlüssig an, so dass der Verguss bis in die Einkerbungen vordringt. Die Einkerbungen in Verbindung mit dem Verguss dienen als Kabelzugentlastung.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich beim Herstellungsprozess. Das Anschlusskabel wird zuerst durch den Abschlussstopfen oder die Hülse durchgezogen. Dann wird das Kabelende entsprechend thermoplastisch zu einer Wulst umgeformt. Anschließend werden die Litzen an die Elektronikbaugruppe angelötet. Zum Schluss wird das Anschlusskabel in den Dichtsitz der Kabelaufnahme des Abschlussstopfens zurückgezogen.
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Eine Verwendung der Erfindung zur Zugentlastung und Abdichtung des Anschlusskabels in Kabelendgeräten, insbesondere in Kabeldosen, ist ebenfalls möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 Näherungsschalter mit Wulst am Kabelmantel
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2 Vergrößerter Ausschnitt A aus 1
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3 Näherungsschalter mit Wulst und Einkerbung am Kabelmantel
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4 Vergrößerter Ausschnitt B aus 3
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In 1 ist ein Näherungsschalter 1 mit der erfindungsgemäßen Zugentlastung und Abdichtung dargestellt. Das Anschlusskabel 10 des Näherungsschalters 1 ist durch einen Abschlussstopfen 20, der auf einer Hülse 30 sitzt, ins Innere des Näherungsschalters 1 geführt und mit seinem geräteseitigen Ende an eine Elektronikbaugruppe 40 angeschlossen.
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Der Kabelmantel 11 des Anschlusskabels 10 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff, z.B. aus PVC, PUR, TPE-S, TPE-O oder TPE-E. Das geräteseitige Ende des Kabelmantels 11 ist plastisch zu einer Wulst 12 umgeformt, beispielsweise mit Hilfe von Heißluft und einem Werkzeug.
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Die 2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt A aus der 1 dar. Der durch thermoplastische Umformung des Kabelmantels 11 erzeugte Wulst 12 sitzt dabei dicht in der Kabelaufnahme 21 des Abschlussstopfens 20. Die Kabelaustrittsöffnung 22 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser des Anschlusskabels 10. Gegebenenfalls kann durch Umformung des Kabelmantels 11 im Bereich der Kabelaustrittsöffnung 22 dieser der Öffnung entsprechend angepasst werden. Das Anschlusskabel 10 enthält mindestens zwei Adern 13. Die Litzen 14 der Adern 13 sind an die Elektronikbaugruppe 40 angelötet und innerhalb des Näherungsschalters mit einem Verguss 50 vergossen. Die Wulst 12 dichtet dabei von innen gegen den Verguss 50 ab und von außen gegen Umwelteinflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit. Gleichzeitig dient der Wulst 12 als Zugentlastung für das Anschlusskabel 10.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Näherungsschalter 1 mit einem Anschlusskabel 10. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Kabelendgeräte mit nur unwesentlich größerem Durchmesser als dem Durchmesser des Anschlusskabels 10 geeignet. Das Anschlusskabel 10 ist durch einen Abschlussstopfen 20, der auf einer Hülse 30 sitzt, ins Innere des Näherungsschalters 1 geführt und mit seinem geräteseitigen Ende an eine Elektronikbaugruppe 40 angeschlossen.
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Der Kabelmantel 11 des Anschlusskabels 10 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff, z.B. aus PVC, PUR, TPE-S, TPE-O oder TPE-E. Das geräteseitige Ende des Kabelmantels 11 ist plastisch zu einer Wulst 12 umgeformt, beispielsweise mit Hilfe von Heißluft und einem Werkzeug. Der Wulst 12 weist mindestens eine durch thermoplastische Umformung des Kabelmantels 11 erzeugte Einkerbung 15a auf.
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Der Wulst 12 liegt innerhalb des Abschlussstopfens 20 nicht dichtend an.
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Die 4 stellt einen vergrößerten Ausschnitt B aus der 3 dar. Der durch thermoplastische Umformung des Kabelmantels 11 erzeugte Wulst 12 liegt nicht dicht in der Kabelaufnahme 21 des Abschlussstopfens 20 an. Eine Abdichtung zwischen Abschlussstopfen 20 und Kabelmantel 11 erfolgt aber mindestens auf Höhe der Kabelaustrittsöffnung 22. Diese Abdichtung erfolgt mit der Wulst 12. Der Wulst 12 dichtet dabei von innen gegen den Verguss 50 ab und von außen gegen Umwelteinflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit.
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Das Anschlusskabel 10 enthält mindestens zwei Adern 13. Die Litzen 14 der Adern 13 sind an die Elektronikbaugruppe 40 angelötet.
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Der Wulst 12 weist mindestens eine durch thermoplastische Umformung des Kabelmantels 11 erzeugte Einkerbung 15a, 15b auf. Vorzugsweise sind es mehrere Einkerbungen 15a, 15b oder eine umlaufende Nut. Das Innere des Näherungsschalters 1 ist mit einem Verguss 50 vergossen. Dabei ist der Wulst 12 samt seiner Einkerbungen 15a, 15b ebenfalls mit Verguss 50 vergossen. Über die Einkerbungen 15a, 15b wird die Zugfestigkeit des Anschlusskabels 10 erhöht.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich auch beim Herstellungsprozess. Das Anschlusskabel 10 wird zuerst durch den Abschlussstopfen 20 und/oder direkt durch die Hülse 30 durchgezogen. Dann wird der Kabelmantel 11 am geräteseitigen Ende entsprechend den Anforderungen für Dichtwirkung und Zugentlastung thermoplastisch zu einer Wulst 12, bei Bedarf mit Einkerbungen 15a, 15b, umgeformt. Anschließend werden die Litzen 14 der Adern 13 an die Elektronikbaugruppe 40 angelötet. Zum Schluss wird das Anschlusskabel 10 in den Dichtsitz der Kabelaufnahme 21 des Abschlussstopfens 20 zurückgezogen.
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Über die thermoplastische Umformung des thermoplastisch verformbaren Kabelmantels 11 können beliebige bildsame Formgebungen geschaffen werden und je nach Kabelendgerät optimiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Näherungsschalter
- 10
- Anschlusskabel
- 11
- Kabelmantel
- 12
- Wulst
- 13
- Ader
- 14
- Litze
- 15a, b
- Einkerbung
- 20
- Abschlussstopfen
- 21
- Kabelaufnahme
- 22
- Kabelaustrittsöffnung
- 30
- Hülse
- 40
- Elektronikbaugruppe
- 50
- Verguss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008002616 A1 [0005]
- EP 2145516 B1 [0005]
- DE 4225267 C2 [0005]
