DE3932991A1 - Drehgrenzschalter - Google Patents
DrehgrenzschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehgrenzschalter mit
einem Halterahmen, einer in dem Halterahmen drehbar
gelagerten Gewindespindel, einer bei Drehung der Gewin
despindel längs dieser verschiebbaren und mit einer
Schaltnocke versehenen Spindelmutter und einem von der
Schaltnocke betätigbaren Schalter an dem Halterahmen.
Ein Drehgrenzschalter dieser Art ist aus dem deutschen
Patent 27 14 493 bekannt. Der Drehgrenzschalter hat
eine drehbar angetriebene Welle, die eine lediglich mit
ihren beiden Enden an der Welle befestigte Schraubenfe
der durchsetzt. An einer achsparallel zur Welle verlau
fenden Führungsstange ist ein Schaltstück verschiebbar
geführt, welches mit einem Fortsatz auf die Schrauben
feder aufgefädelt ist und sich bei der Drehung der
Welle längs der Schraubenfeder fortschraubt. Das Schalt
stück bildet eine Schaltnocke für einen im Bereich
eines der Enden der Schraubenfeder angeordneten Schal
ter. Die Welle trägt darüberhinaus eine Anschlagnocke,
die das Schaltstück in der Grenzstellung tangential
mitnimmt und für eine den Schalter betätigende Stellbe
wegung sorgt.
Der bekannte Drehgrenzschalter ist mechanisch vergleichs
weise empfindlich. Darüberhinaus ist die Anzahl der Umdre
hungen der Welle, über die er bis zum Erreichen der Grenz
stellung verstellt werden kann, vergleichsweise gering,
wenn ein für rauheren Betrieb geeigneter, hinreichend
dicker Drahtdurchmesser der Schraubenfeder nicht unter
schritten werden soll.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehgrenzschalter
einfacher und robuster Konstruktion zu schaffen, der
trotz vergleichsweise geringer Abmessungen über einen
großen Drehhub verstellt werden kann.
Ausgehend von dem eingangs erläuterten Drehgrenzschal
ter wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Spindelmutter an einem gleichachsig zur Gewinde
spindel drehbar an dem Halterahmen gelagerten Führungs
element drehfest, jedoch axial verschiebbar geführt ist
und das Führungselement über eine dessen Drehzahl bezogen
auf die Drehzahl der Gewindespindel minderndes Untersetzungs
getriebe drehfest und gleichsinnig drehend mit der Gewinde
spindel gekuppelt ist. Bei einem solchen Drehgrenzschalter
mindert das gleichsinnig mit der Gewindespindel mit verrin
gerter Drehzahl mitrotierende Führungselement den Vorschub
der Spindelmutter pro Umdrehung der Gewindespindel. Dies
entspricht einer virtuellen Verringerung der Steigung
der Gewindespindel, ohne daß deren mechanische Stabilität
darunter leidet. Die kontinuierliche Drehbewegung der
Spindelmutter kann darüberhinaus zur Erhöhung des Schalt
hubs bei der Betätigung des Schalters ausgenutzt werden.
Bei dem Führungselement kann es sich beispielsweise um
einen achsparallel zur Gewindespindel verlaufenden, um
die Drehachse der Gewindespindel rotierenden Führungsbü
gel oder dergleichen handeln, an welchem die Spindelmut
ter verschiebbar geführt ist. Zweckmäßigerweise handelt
es sich jedoch bei dem Führungselement um eine axial
geschlitzte Schlitzhülse, die die Gewindespindel koaxi
al umgibt und durch deren Schlitz die Schaltnocke der
Spindelmutter austritt und die Spindelmutter an der
Schlitzhülse führt. Die Schlitzhülse schützt die Gewinde
spindel vor Beschädigungen und kann gegebenenfalls ein
Schmierfettreservoir bilden.
Üblicherweise ist die Komponente, deren Drehgrenze erfaßt
werden soll, beispielsweise die Seiltrommel eines Hubwerks,
formschlüssig mit dem Drehgrenzschalter gekuppelt, so daß
dieser nach dem Einbau relativ zu der zu überwachenden Kom
ponente justiert werden muß. Bei herkömmlichen Drehgrenz
schaltern, wie zum Beispiel dem Drehgrenzschalter des
deutschen Patents 27 14 493 sind im Antriebsweg der
Gewindespindel axial lösbare Rastkupplungen gleichachsig
zur Gewindespindel vorgesehen. Der Einstellvorgang des
bekannten Drehgrenzschalters ist jedoch vergleichsweise
langwierig, wenn die Gewindespindel über einen weiten
Weg verstellt werden soll. In einer bevorzugten Ausgestal
tung der Erfindung können die Gewindespindel und das
Führungselement unabhängig voneinander justiert werden,
was den Einstellvorgang erheblich verkürzt. Bei dieser
Ausführungsform ist das Untersetzungsgetriebe als
Zahnradgetriebe ausgebildet, welches an einem der Enden
der Gewindespindel einerseits und des Führungselements
andererseits sitzende Zahnräder aufweist, die mit
zugeordneten, gleichachsig angeordneten, drehfest
miteinander gekuppelten, angetriebenen Zahnrädern
kämmen. Die Gewindespindel und das Führungselement sind
im Bereich zumindest ihrer den Zahnrädern benachbarten
Enden in einem gemeinsamen, quer zur Drehachse ela
stisch auslenkbaren Lagerelement gelagert und kommen
bei einer Auslenkbewegung des Lagerelements außer
Eingriff mit den angetriebenen Zahnrädern. Die dem
Untersetzungsgetriebe abgewandten Enden der Gewindespindel
und des Führungselements tragen hierbei Bedienungsorgane.
Bei dem Lagerelement kann es sich im einfachsten Fall
um eine Lagerbuchse handeln, die beispielsweise in
elastischen Ringen gefaßt am Halterahmen befestigt ist.
Da jedoch der beim Antrieb auftretende Querschub bei
hohen Genauigkeitsanforderungen die Schaltgenauigkeit
beeinträchtigen kann, ist das Lagerelement zweckmäßiger
weise als Lagerbuchse ausgebildet, das in einer Führungs
öffnung des Halterahmens quer zur Drehachse der Gewinde
spindel verschiebbar geführt ist. Eine am Halterahmen
abgestützte Feder spannt die Lagerbuchse in Eingriffs
richtung der Zahnräder vor. Die Führungsöffnung verhin
dert Querbewegungen in Schubrichtung der Zahnräder.
Der Schalter kann unmittelbar an dem Halterahmen befestigt
sein. Insbesondere bei Ausführungsformen mit quer zur
Spindelachse beweglichem Lagerelement kann es jedoch bei
hohen Anforderungen an die Schaltgenauigkeit zu Schalttole
ranzen kommen, wenn sich die Gewindespindel, wenn auch
geringfügig, relativ zu dem Schalter bewegen kann. Beson
ders enge Schalttoleranzen lassen sich erreichen, wenn der
Schalter an der Lagerbuchse befestigt ist, vorzugsweise,
wenn an beiden Enden des Führungselements bzw. der Gewinde
spindel quer zur Drehachse elastisch auslenkbare Lagerele
mente vorgesehen sind und zum Beispiel die beiden Lager
buchsen durch eine Traverse zu einer Einheit verbunden
sind, an der der Schalter befestigt ist. Unabhängig von
der Querbewegung der Gewindespindel bleibt damit die
relative Lage des Schalters zur Gewindespindel erhalten.
Bei einer Variante der vorstehend erläuterten Ausgestal
tung, bei der die Antriebsverbindung im Bereich des Unter
setzungsgetriebes zum Einstellen des Drehgrenzschalters
aufgetrennt werden kann, ist vorgesehen, daß die Gewinde
spindel und das Führungselement im Bereich ihrer den Zahn
rädern entfernten Enden in einem gemeinsamen, eine be
grenzte Pendel- oder Kippbewegung zulassenden Pendellager
gelagert sind, welches eine Schwenkbewegung der Gewinde
spindel und des Führungselements quer zur Drehachse zu
läßt. Das Pendellager ermöglicht eine besonders exakte
Fixierung der Gewindespindel und des Führungselements
relativ zum Halterahmen und damit besonders geringe
Schalttoleranzen. Es hat sich gezeigt, daß das notwendige
Lagerspiel von z.B. 0,1 mm eines normalen, zylindrischen,
jedoch vergleichsweise schmalen Gleitlagers ein für die
vorliegenden Zwecke verwendbares Lager mit Pendeleigen
schaft bildet, da die Zahnhöhe der Zahnräder und damit
auch der Kippwinkel der Gewindespindel sehr klein ist.
Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, wenn das
Pendellager einen als axial geschlitzten, radial elasti
schen Ringansatz ausgebildeten Außenring hat, der am
Halterahmen gehalten, beispielsweise einstückig angeformt,
ist und einen mit dem Führungselement verbundenen
Innenring mit kugeltonnenförmigem Außenmantel umschließt.
Das Führungselement kann mit seinem Innenring bei der
Montage des Drehgrenzschalters in den Außenring einge
schnappt werden. Ein auf den Außenring aufgesetzter
Federring spannt den Außenring gegen den Innenring und
gleicht sowohl ursprüngliche als auch durch Abnützung
entstehende Lagertoleranzen aus.
Beim Justieren des Drehgrenzschalters müssen die Zahn
räder des Untersetzungsgetriebes zueinander so ausgerich
tet sein, daß deren Zähne nach erfolgter Justierung
wieder ineinander eingreifen. Im ungünstigsten Fall
können die Zähne um eine halbe Zahnteilung gegeneinander
verstellt sein, was beim Ausrichten der Zahnräder zu
einem entsprechenden Einstellfehler führen würde. Um
diese Einstellungenauigkeit ausgleichen zu können, ist
in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß der
Schalter an einem Führungsansatz des Halterahmens
gleichachsig zur Drehachse der Gewindespindel schwenkbar
an dem Halterahmen geführt und in justierbarer Schwenk
lage an dem Halterahmen fixierbar ist. Durch diese
einfache Maßnahme läßt sich nicht nur der aus der
Zahnteilung sich ergebende Stellungsfehler kompensieren,
sondern es lassen sich auch die sich addierenden Spiele
in den Lagern des Führungselements, der Gewindespindel
und des Lagerelements ausgleichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind an dem Halterah
men mehrere Einheiten aus je einer Gewindespindel,
einer Spindelmutter, einem Schalter und einem mit der
Gewindespindel über ein Untersetzungsgetriebe drehfest
gekuppelten Führungselement vorgesehen, die sämtlich
von einer gemeinsamen Eingangswelle aus angetrieben
werden. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel End
schalter für beide Drehrichtungen für Notabschaltung
oder betriebsmäßige Abschaltung darstellen. Die Spindel
achsen dieser Einheiten sind zweckmäßigerweise zueinan
der parallel und mit gleichem Abstand von der Drehachse
einer an dem Halterahmen drehbar gelagerten Steuernocke
angeordnet, so daß mit einer einzigen Steuernocke
sämtliche Einheiten der Reihe nach justiert werden
können. Es versteht sich, daß auch mehrere Nocken an
einem gemeinsamen Nockenkörper vorgesehen werden können,
um sämtliche Einheiten gleichzeitig von der Eingangswel
le abkuppeln zu können.
Die Gewindespindel kann ein eingängiges oder auch
mehrgängiges Gewinde haben. Soweit das Gewinde längs
der Spindel gleichbleibenden Windungssinn hat, müssen
die Schalter im Bereich der Enden der Gewindespindel
angeordnet werden. Die Anordnungsweise der Schalter
legt den Drehsinn der Gewindespindel fest. In einer
zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Gewin
despindel als Kreuzgewindespindel ausgebildet, deren
Gewindeendbereiche mit Umkehrgewindegängen versehen
sind. Ein Drehgrenzschalter dieser Art kann unabhängig
von der Anordnungsweise der Schalter in beiden Drehrich
tungen eingesetzt werden, insbesondere wenn der Schal
ter in einem Bereich zwischen den Umkehrgewindegängen,
beispielsweise angenähert der Mitte der Gewindespindel,
angeordnet ist. Die Spindelmutter führt trotz gleich
bleibender Drehrichtung der Gewindespindel eine Hin-
und Herbewegung aus, die zu einer Verlängerung des
Drehhubs des Drehgrenzschalters ausgenutzt werden kann,
wenn die Schaltnocke und das Kreuzgewindes sowie gegebe
nenfalls das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungs
getriebes so bemessen sind, daß die Schaltnocke in
einem mehrere hin- und hergehende Stellbewegungshübe
der Spindelmutter umfassenden Zyklus lediglich in einem
der Stellbewegungshübe den Schalter betätigt und in den
übrigen Stellbewegungshüben des Zyklus den Schalter
nicht betätigt. So kann sich beispielsweise die Schalt
nocke in einer der axialen Bewegungsrichtungen der
Spindelmutter auf der Betätigungsseite des Schalters
vorbeibewegen, während sich die Schaltnocke in der
entgegengesetzten Bewegungsrichtung auf der von der
Betätigungsseite abgewandten Seite der Gewindespindel
an dem Schalter vorbeibewegt. Der Zyklus kann zwei oder
auch mehr Hübe umfassen. Wesentlich hierbei ist, daß
durch geeignete Bemessung der Gewindesteigung der
Gewindespindel allein das Übersetzungsverhältnis des
Drehgrenzschalters variiert werden kann, ohne daß das
eingangsseitg vorgesehene Zahnrad-Untersetzungsgetriebe
verändert werden müßte.
Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn das
Untersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet
ist, da hierdurch bei vorgegebener Gesamtübersetzung
der Durchmesser der auf der Gewindespindel oder dem
Führungselement sitzenden Zahnräder und damit der
Gesamtdurchmesser des Drehgrenzschalters verringert
werden kann. Durch diese Maßnahme werden auch am
Halterahmen zu lagernde Zwischenzahnräder vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß
am Schalter ein die Schaltnocke der Spindelmutter mit
einem Nockenfolgekopf abtastenden Zwischenhebel angelenkt
ist, über den der Schalter betätigbar ist. Der Nocken
folgekopf, bei dem es sich zur Minderung der Abnutzung
zweckmäßigerweise um eine drehbar gelagerte Rolle
handelt, bewirkt eine virtuelle Erhöhung der Steilheit
der Auflauffläche der Schaltnocke und damit eine Erhö
hung der Schaltgeschwindigkeit. Auf diese Weise kann
die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit des Schalters soweit
erhöht werden, daß sie die Schaltgeschwindigkeit von
Schaltern mit Sprungmechanismus erreicht und dementspre
chend einfachere Schalter eingesetzt werden können.
Nicht zuletzt diese Maßnahme erlaubt vergleichsweise
breite Schaltflächen der Schaltnocke und damit eine
Schaltbetätigung des Schalters mit einem Nachlaufspiel
der Eingangswelle von ein bis eineinhalb Umdrehungen.
Zum Schutz vor einer mechanischen Überlastung kann im
Antriebsweg des Drehgrenzschalters eine Rutschkupplung
vorgesehen sein.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehgrenzschalter
mit Gewindespindelantrieb, gesehen entlang
einer Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 eine Axialansicht des Drehgrenzschalters, ge
sehen in Richtung eines Pfeils II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Drehgrenzschalters in
Justierbetriebsstellung, gesehen entlang einer
Linie III-III in Fig. 4;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Drehgrenzschalters aus
Fig. 1, jedoch in Justierbetriebsstellung,
gesehen entlang einer Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Variante eines Dreh
grenzschalters mit Kreuzgewindespindel mit
einem Teilschnitt entlang einer Linie V-V aus
Fig. 7;
Fig. 6 eine Schnittansicht des Drehgrenzschalters aus
Fig. 5, gesehen entlang einer Linie VI-VI in
Fig. 8 bei abgenommenem Getriebegehäusedeckel;
Fig. 7 eine teilweise aufgebrochene Stirnansicht des
Drehgrenzschalters, gesehen in Richtung eines
Pfeils VII in Fig. 8;
Fig. 8 eine Schnittansicht des Drehgrenzschalters
gemäß Fig. 1, jedoch dargestellt in einer
Justierbetriebsstellung, gesehen entlang einer
Linie VIII-VIII in Fig. 7;
Fig. 9 eine teilweise aufgebrochene Stirnansicht einer
weiteren Variante eines Drehgrenzschalters mit
Kreuzgewindespindel und
Fig. 10 eine Schnittansicht durch den Drehgrenzschalter,
gesehen entlang einer Linie X-X in Fig. 9.
Der zunächst anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterte Dreh
grenzschalter hat einen gehäuseartigen Halterahmen 1
mit stirnseitigen Lagerschilden 3, 5, die durch Streben
7 miteinander verbunden sind. An dem Gehäuserahmen 1
sind vier Grenzschaltereinheiten 9 gehalten, die gemein
sam über ein Getriebe 11 von einer Eingangswelle 13
angetrieben werden. Jede der Grenzschaltereinheiten 9
hat eine achsparallel und mit gleichem Abstand zur
Eingangswelle 13 angeordnete Gewindespindel 15, die mit
ihren Enden 17, 19 in Lagerbohrungen 21, 23 einer die
Gewindespindel 15 koaxial umschließenden, zylindrischen
Schlitzhülse 25 drehbar gelagert ist. Die Schlitzhülse
25 ist ihrerseits gleichachsig zur Gewindespindel 15 in
Lagerbuchsen 27, 29 der Lagerschilde 3, 5 drehbar
gelagert. Auf der Gewindespindel 17 sitzt eine Spindel
mutter 31, die mit einem Schaltnocken 33 durch einen
axial verlaufenden Schlitz 35 der Schlitzhülse 25
austritt und die Spindelmutter 31 relativ zur Schlitz
hülse 25 drehfest, aber axial verschiebbar führt. Im
Bereich des dem Getriebe 11 abgewandten Lagerschilds 3
hat jede Grenzschaltereinheit 9 einen Schalter 37, der
über einen Zwischenhebel 39 von der Schaltnocke 33 der
Spindelmutter 31 betätigbar ist (Fig. 2). Die Schlitz
hülse 25 trägt an ihrem getriebeseitigen Ende ein
Zahnrad 41, welches mit dem durchmesserkleineren Teil
rad eines Stufenzahnrads 43 kämmt. Die Gewindespindel
15 ragt mit ihrem Ende 19 aus der Schlitzhülse 25 vor
und trägt an dem vorragenden Ende 19 ein Zahnrad 45,
welches mit dem durchmessergrößeren Teilrad des Stufen
zahnrads 43 kämmt. Das Stufenzahnrad 43 ist gleichach
sig zur Eingangswelle 13 frei drehbar auf einem Achszap
fen 47 gelagert, der sich einerseits in dem Lagerschild
5 und andererseits in einer Öffnung der Eingangswelle
13 abstützt. Das Stufenzahnrad 43 kuppelt die Schlitz
hülse 25 drehfest mit der Gewindespindel 15 und bildet
zusammen mit den Zahnrädern 41, 45 ein Untersetzungsge
triebe, welches die Schlitzhülse 25 gleichsinnig zur
Gewindespindel 15, jedoch mit verringerter Drehzahl
antreibt. Für die Antriebsverbindung des Stufenzahnrads
43 zur Eingangswelle 13 sorgt ein gleichachsig zum
Stufenzahnrad 43 angeordnetes Zahnrad 49, welches von
einer Feder 51 gegen die Seitenfläche des Stufenzahnrads
43 gedrückt wird und zusammen mit diesem eine Rutschkupp
lung bildet. Das Zahnrad 49 kämmt mit dem durchmesser
kleineren Teilrad eines Stufenzahnrads 53, welches
achsparallel zur Eingangswelle 13 an einem gehäusefesten
Zapfen 55 gelagert ist. Der durchmessergrößere Radteil
des Stufenzahnrads 53 kämmt mit einer Verzahnung 57 der
Eingangswelle 13.
Bei Antrieb der Eingangswelle 13 wird das Stufenzahnrad
43 mit untersetzter Drehzahl über das Stufenzahnrad 53
und das Zahnrad 49 angetrieben. Das Stufenzahnrad 43
treibt seinerseits die Gewindespindel 15 und die Schlitz
hülse 25 rotierend an, wobei die Spindelmutter 31
aufgrund der geringeren Drehzahl der Schlitzhülse 25
längs der Gewindespindel 15 verschraubt wird. Der
Schalter 37 wird betätigt, wenn die Schaltnocke 33 den
Zwischenhebel 39 erreicht. Der axiale Zustellhub der
Schaltnocke 33 pro Umdrehung der Schaltnocke ist zwar
vergleichsweise gering, reicht aber aus, um trotz
Toleranzen sicherzustellen, daß der Zwischenhebel 39
nur bei einer definierten Umdrehung sowohl axial als
auch radial überlappt wird. Die Grenzschaltereinheit 9
hat damit insgesamt ein hohes Auflösungsvermögen. Die
Gewindespindeln 15 der Grenzschaltereinheiten 9 haben
zur Bildung von Grenzschalterpaaren für beide Drehrich
tungen jeweils paarweise entgegengesetzten Windungssinn,
wie dies bei 59 in Fig. 1 angedeutet ist. Wenn sich die
Spindelmutter 31 der einen Grenzschaltereinheit 9 jedes
Paars in ihrer den Schalter 37 betätigenden Endstellung
befindet, so befindet sich, wie Fig. 1 zeigt, die
Spindelmutter 31 der jeweils anderen Grenzschalterein
heit 9 in der jeweils gegenüberliegenden Stellung.
Um die Grenzschaltereinheiten 9 jeweils einzeln justie
ren zu können, kann die Antriebsverbindung des Stufen
zahnrads 43 zu den Zahnrädern 41, 45 der Grenzschalter
einheiten 9 gelöst werden, so daß sowohl die Gewinde
spindel 15 als auch die Schlitzhülse 25 frei gedreht
werden kann. Die Lagerbuchsen 27, 29 sind hierzu in
Führungsöffnungen 61, 63 der beiden Lagerschilde 3, 5
radial zur Drehachse des Stufenzahnrads 43 verschiebbar
geführt und werden von Federn 65, 67 für den Eingriff
der Zahnräder 41, 45 in das Stufenzahnrad 43 zu dessen
Drehachse hin vorgespannt. In Verlängerung der Drehach
se des Stufenzahnrads 43 ist an einem Zapfen 69 des
Lagerschilds 5 eine Welle 71 drehbar gelagert, die
durch eine Lageröffnung 73 des Lagerschilds 3 austritt.
Der Lagerzapfen 69 sitzt in einer Öffnung einer über
die Welle 71 drehbaren Exzenternocke 75, die durch
axiales Verschieben und Drehen der Welle 71 in Eingriff
mit den einzelnen Lagerbuchsen 29 gebracht werden kann
und die Lagerbuchsen 29 von der Achse des Stufenzahnrads
43 weg in eine Position drückt, in der die Zahnräder
41, 45 aus der Verzahnung des Stufenzahnrads 43 heraus
gehoben sind, wie dies in Fig. 4 für die obere Grenz
schaltereinheit 9 dargestellt ist. In dieser Position
kann die an ihrem Ende 17 frei zugängliche Gewindespin
del 15 und die am entsprechenden Ende einen Handring 77
tragende Schlitzhülse 25 zur Justierung der Spindelmut
ter 31 sowohl nach axialer Lage als auch Drehposition
ihrer Schaltnocke 33 frei gedreht werden.
Wie am besten Fig. 2 zeigt, ist der Schalter 37 an
einem Flansch 79 der Lagerbuchse 27 befestigt, so daß
eventuelle Querverschiebungen der Spindelachse, zum
Beispiel aufgrund des Flankendrucks der Zahnräder 41,
45 die Schalttoleranzen im Betrieb nicht beeinträchti
gen. Die Welle 71 ist von einer in der Lageröffnung des
Lagerzapfens 69 angeordneten Feder 81 entgegen der
Eingriffsrichtung der Nocke 75 axial vorgespannt, so
daß die Nocke 75 den Normalbetrieb des Drehgrenzschal
ters nicht beeinträchtigt. Anschläge 83, 85 begrenzen
den Hub der Welle 71.
Wie Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie andeutet, kann
der Nockenkörper 75 auch mehrere Nocken für eine gemein
same Betätigung sämtlicher Grenzschaltereinheiten 9
haben.
Im folgenden wird eine Variante des Drehgrenzschalters
der Fig. 1 bis 4 beschrieben, die sich von diesem
Drehgrenzschalter lediglich durch die Art der Gewinde
spindeln und die Art der Anbringung der Schalter unter
scheidet. Sich entsprechende Teile sind mit den glei
chen Bezugszahlen bezeichnet und zur Unterscheidung mit
dem Buchstaben a versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus
und der Wirkungsweise dieser Teile wird auf die Be
schreibung der Fig. 1 bis 4 Bezug genommen.
Während die Gewindespindeln 15 der Fig. 1 bis 4 Gewinde
59 mit gleichbleibendem Windungssinn haben, sind die
Gewindespindeln 15 a des Drehgrenzschalters der Fig. 5
bis 8 mit einem Kreuzgewinde 82 versehen, dessen gegen
sinnige Gewindegänge an beiden Enden der Gewindespindeln
15 a über Gewindeübergänge 84 ineinander übergehen. Bei
gleichbleibendem Drehsinn der Gewindespindeln 15 a
führen die Spindelmuttern 31 a dementsprechend eine Hin-
und Herbewegung zwischen den beiden Enden der Gewinde
spindeln 15 a aus. Die Schalter 37 a sind etwa in der
Mitte der Gewindespindeln 15 a auf Quertraversen 86
(Fig. 5) befestigt, die die beiden quer zur Spindelach
se verschiebbar geführten Lagerbuchsen 27 a und 29 a zu
einer Einheit verbinden. Die Steigung der Kreuzgewinde
82 der identischen Gewindespindeln 15 a, die Abmessungen
der Schaltnocken 33 a und das Untersetzungsverhältnis
der über die Zahnräder 41 a, 43 a und 45 a drehfest mit
den Gewindespindeln 15 a gekuppelten Schlitzhülsen 25 a
ist so gewählt, daß die Schaltnocken 33 a lediglich in
einer Richtung ihrer Axialbewegungen den Zwischenhebeln
39 a der Schalter 37 a benachbart vorbeibewegt werden,
während sie in der anderen Axialbewegungsrichtung auf
der den Zwischenhebeln 39 a abgewandten Seite der Gewin
despindeln 15 a den Zwischenhebel 39 a und damit den
Schalter 37 a passieren. Auf diese Weise erhöht sich der
Gesamthub und dementsprechend die zu überwachende Zahl
der Umdrehungen der Eingangswelle 13 a um den Faktor 2
verglichen mit dem Drehgrenzschalter der Fig. 1 bis 4.
Im Gegensatz zum Drehgrenzschalter der Fig. 1 bis 4 ist
das Zahnrad 49 a unter Verzicht auf die Reibkupplungswir
kung einteilig mit dem Stufenzahnrad 43 a verbunden. Es
hat sich herausgestellt, daß bei geeigneter Verzahnung
der Zahnräder 41 a, 43 a und 45 a deren Verzahnungen die
Funktion einer Sicherheitskupplung übernehmen, die die
Grenzschaltereinheiten 9 vor Überlastung schützt. Eine
solche Verzahnung kann auch bei dem Schalter der Fig. 1
bis 4 anstelle der Rutschkupplung vorgesehen sein.
Gegebenenfalls kann auch der Schalter der Fig. 5 bis 8
eine zusätzliche Rutschkupplung haben.
Der Gesamthub kann bei Einsatz des Kreuzgewindes noch
weiter dadurch erhöht werden, daß durch entsprechende
Auslegung des Untersetzungsgetriebes der Schaltnocken
erst nach mehr als zweimaligem Durchfahren der Gewinde
länge den Schalter betätigt.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Variante des Drehgrenz
schalters der Fig. 5 bis 8, die sich von diesem Dreh
grenzschalter im wesentlichen durch die Gestaltung des
Untersetzungsgetriebes, die Lagerung der Gewindespindeln
auf der dem Untersetzungsgetriebe abgewandten Seite und
die Art der Anbringung der Schalter unterscheidet. Sich
entsprechende Teile sind mit den Bezugszahlen der Fig.
1 bis 8 und zur Unterscheidung mit dem Buchstaben b
versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungs
weise wird auf die Beschreibung einerseits der Fig. 1
bis 4 und andererseits der Fig. 5 bis 8 Bezug genommen.
Der Drehgrenzschalter umfaßt wiederum vier Grenzschalter
einheiten 9 b, deren Schalter 37 b in der vorstehend
erläuterten Weise über Gewindespindeln 15 b mit Kreuzge
winde 82 b von Schaltnocken 33 b der Spindelmuttern 31 b
betätigt werden. Die Spindelmuttern 31 b werden wiederum
von Schlitzhülsen 25 b geführt, die ebenso wie die
Gewindespindeln 15 b von einer Eingangswelle 13 b aus,
jedoch mit verringerter Drehzahl, mittels eines Unter
setzungsgetriebes 11 b angetrieben werden.
Im Unterschied zum Drehgrenzschalter der Fig. 5 bis 8
ist das Untersetzungsgetriebe 11 b als Planetengetriebe
ausgebildet, dessen einteilig an der Eingangswelle 13 b
angeformtes Sonnenrad 49 b gleichachsig von einem am
Gehäuse 1 b angeformten Hohlrad 87 umschlossen wird. An
einem zur Drehachse der Eingangswelle 13 b gleichachsigen
Achszapfen 47 b ist ein Planetenradträger 89 drehbar
gelagert, der an Achszapfen 55 b ein, vorzugsweise
jedoch mehrere, Planetenräder 53 b drehbar trägt, die
sowohl mit einer Verzahnung 57 b des Sonnenrads 49 b als
auch der Verzahnung des Hohlrads 87 kämmen. Der Plane
tenradträger 89 ist einteilig mit dem auch bei den
vorstehend erläuterten Varianten des Drehgrenzschalters
vorhandenen Stufenzahnrad 43 b verbunden, dessen durch
messergrößeres Rad mit dem drehfest auf dem getriebesei
tigen Ende 19 b der Gewindespindel 15 b sitzenden Zahnrad
45 b kämmt. Das durchmesserkleinere Rad des Stufenzahnrads
43 b kämmt andererseits mit dem auf dem entsprechenden
Ende der Schlitzhülse 25 b sitzenden Zahnrad 41 b. Vergli
chen mit dem Untersetzungsgetriebe der vorstehend
erläuterten Drehgrenzschalter läßt sich mit dem Plane
tenradgetriebe ein höheres Untersetzungsverhältnis
erzielen, so daß Zahnräder 41 b, 45 b mit verringertem
Durchmesser verwendet werden können. Dementsprechend
kann auch die Querabmessung des Gehäuses 1 b verringert
werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der
gesamte Drehgrenzschalter in einem insgesamt zylindri
schen Gehäuse untergebracht werden, aus dem lediglich
noch die Schalter 37 b radial vorstehen.
Für die Justierung der Schaltstellungen können die
Zahnräder 41 b, 45 b wiederum aus dem Stufenzahnrad 43 b
mittels der an der Welle 71 b sitzenden Exzenternocke
75 b ausgehoben werden, wie dies vorstehend erläutert
wurde. Anders als bei dem Drehgrenzschalter der Fig. 5
bis 8 sind die getriebeseitigen Enden der Schlitzhülse
25 b nicht mehr vollständig von dem radial in Führungsöff
nungen 63 b des Lagerschilds 5 b geführten Lagerbuchsen
29 b umschlossen. Die Lagerbuchsen 29 b sind als Lager
schalen ausgebildet, die die Schlitzhülsen 25 b ledig
lich auf der äußeren Seite von Federn 67 b vorgespannt
führen. Die inneren Lagerschalen sind an dem Lagerschild
5 b angeformt.
Die Schlitzhülsen 25 b und Gewindespindeln 15 b sind
lediglich auf der getriebenahen Seite radial beweglich
gelagert. Auf der dem Getriebe 11 b abgewandten Seite
sind die Schlitzhülsen 25 b in Pendellagern 91 drehbar
gelagert. Die Pendellager 91 erlauben eine definierte
allseitige Kippbewegung der Schlitzhülsen 25 b beim
Abkuppeln der Zahnräder 41 b, 45 b vom Stufenzahnrad 43 b.
Jedes der Pendellager 91 umfaßt einen an der Schlitzhül
se 25 b angeformten, kreistonnenförmigen, inneren Lager
ring 93, der in einem einteilig am Lagerschild 3 b
angeformten Lageransatz 95 aufgenommen ist. Der Lageran
satz 95 hat eine sphärische Innenfläche, die sowohl
eine Rotation der Schlitzhülse 25 b um die Achse der
Gewindespindel 15 b als auch eine Kippbewegung quer zur
Drehachse erlaubt. Axiale Schlitze des Lageransatzes 95
verleihen diesem radial elastische Eigenschaften, so
daß der Innenring 93 bei der Montage des Drehgrenzschal
ters in den Lageransatz 95 axial eingeschnappt werden
kann. Auf den Außenmantel des Lageransatzes 95 ist ein
Federring 97 aufgesetzt, der den Lageransatz 95 radial
zusammenspannt und ursprüngliches wie auch durch Abnut
zung entstehendes Lagerspiel ausgleicht.
Die Zahnteilung der Zahnräder 41 b, 45 b erlaubt lediglich
vorbestimmte Einstellschritte bei der Drehjustierung
der Gewindespindel 15 b und der Schlitzhülse 25 b. Für
eine Feineinstellung und für den Ausgleich von Toleran
zen im Antriebsweg des Getriebes sind die Schalter 37 b
auf Schalterträgern 99 montiert, die gleichachsig zur
Drehachse der Gewindespindel 15 b an Lageransätzen 101
schwenkbar geführt sind. Arretierungsschrauben 103, die
die Schalterträger 99 in Langlöchern 105 durchsetzen,
erlauben die Arretierung der Schalter 37 b relativ zum
Gehäuse 1 b.
An den Schaltern 37 b sind wiederum etwa tangential zur
Schlitzhülse 25 sich erstreckende Zwischenhebel 39 b
schwenkbar gelagert, die an ihren freien Enden als
drehbare Rollen ausgebildete Nockenköpfe 107 tragen.
Die Nockenköpfe 107 erlauben eine verschleißarme virtuel
le Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit der Schalter
37 b. Darüber hinaus können vergleichsweise breite Schalt
nocken 33 b verwendet werden, die, bezogen auf die
Eingangswelle 13 b, einen Nachlauf der Schalterbetätigung
von ein bis eineinhalb Umdrehungen zulassen.
Claims (19)
1. Drehgrenzschalter,
mit einem Halterahmen (1), einer in dem Halterahmen
(1) drehbar gelagerten Gewindespindel (15), einer
bei Drehung der Gewindespindel (15) längs dieser
verschiebbaren und mit einer Schaltnocke (33) verse
henen Spindelmutter (31) und einem von der Schalt
nocke (33) betätigbaren Schalter (37) an dem Halte
rahmen (1) ,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spindelmutter (33) an einem gleichachsig zur
Gewindespindel (15) drehbar an dem Halterahmen (1)
gelagerten Führungselement (25) drehfest, jedoch
axial verschiebbar geführt ist und das Führungsele
ment (25) über ein dessen Drehzahl bezogen auf die
Drehzahl der Gewindespindel (15) minderndes Unterset
zungsgetriebe (41, 43, 45) drehfest und gleichsinnig
drehend mit der Gewindespindel (15) gekuppelt ist.
2. Drehgrenzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Führungselement als axial geschlitz
te, die Gewindespindel (15) koaxial umgebende Schlitz
hülse (25) ausgebildet ist, durch deren Schlitz (35)
die Schaltnocke (33) der von der Schlitzhülse (25)
umschlossenen Spindelmutter (31) austritt und die
Spindelmutter (31) an der Schlitzhülse (25) führt.
3. Drehgrenzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (41,
43, 45) als Zahnradgetriebe ausgebildet ist, welches
an einem Ende der Gewindespindel (15) einerseits und
des Führungselements (25) andererseits sitzende
Zahnräder (41, 45) aufweist, die mit zugeordneten,
gleichachsig drehfest miteinander gekuppelten,
angetriebenen Zahnrädern (43) kämmen, daß die Gewinde
spindel (15) und das Führungselement (25) im Bereich
zumindest ihrer den Zahnrädern (41, 45) benachbarten
ihrer beiden Enden in einem gemeinsamen, quer zur
Drehachse elastisch auslenkbaren Lagerelement (27,
29) gelagert sind und bei einer Auslenkbewegung des
Lagerelements (27, 29) außer Eingriff mit den ange
triebenen Zahnrädern (43) kommen.
4. Drehgrenzschalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Lagerelement als in Führungsöff
nungen (61, 63) des Halterahmens (1) quer zur Dreh
achse der Gewindespindel (15) verschiebbar geführte,
die Drehachse zumindest teilweise umschließende
Lagerbuchse (27, 29) ausgebildet ist, die von am
Halterahmen (1) abgestützten Federn (65, 67) in
Eingriffsrichtung der am Ende der Gewindespindel
(15) und des Führungselements (25) vorgesehenen
Zahnräder (41, 45) vorgespannt wird.
5. Drehgrenzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schalter (37) an der Lagerbuchse
(27, 29) gehalten und zusammen mit dieser quer zur
Spindelachse beweglich geführt ist.
6. Drehgrenzschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Führungsele
ments (25 a) bzw. der Gewindespindel (15 a) quer zur
Drehachse elastisch auslenkbare Lagerelemente (27 a,
29 a) vorgesehen sind, die durch eine Traverse (86)
zu einer Einheit verbunden sind und daß der Schalter
(37 a) an der Traverse (85) befestigt ist.
7. Drehgrenzschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gewindespindel (15 b) und das
Führungselement (25 b) im Bereich ihrer den Zahnrädern
(41 b, 45 b) entfernten Enden in einem gemeinsamen,
eine Pendelbewegung der Gewindespindel (15 b) zulassen
den Pendellager (91) gelagert sind, welches eine
Schwenkbewegung der Gewindespindel (15 b) und des
Führungselements (25 b) quer zur Drehachse zuläßt.
8. Drehgrenzschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß das Pendellager (91) einen mit dem Führungs
element (25 b) verbundenen Innenring (93) mit kugelton
nenförmigem Außenmantel und einen am Halterahmen (1 b)
gehaltenen, komplementären Außenring (95) aufweist.
9. Drehgrenzschalter nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Außenring als am Halterahmen (1 b)
gehaltener, axial geschlitzter, radial elastischer
Lageransatz (95) ausgebildet ist und daß ein Feder
ring (97) den Lageransatz (95) außen umschließt.
10. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Halterahmen (1)
eine Steuernocke (75) drehbar gelagert ist, daß mehrere
aus je einer Gewindespindel (15), einer Spindelmutter
(31), einem Schalter (37) und einem mit der Gewindespin
del (15) über ein Untersetzungsgetriebe (41, 43, 45)
drehfest gekuppelten Führungselement (25) bestehende
Einheiten (9) mit zueinander paralleler Spindelachse
um die Steuernocke (75) herum gemeinsam an dem
Halterahmen (1) vorgesehen sind, und daß die gemeinsamen
Lagerelemente (27, 29) der Spindelmuttern (15) und
Führungselemente (25) radial zur Steuernocke (75)
beweglich zur Steuernocke (75) hin vorgespannt sind
und von der Steuernocke (75) auslenkbar sind.
11. Drehgrenzschalter nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuernocke (75) axial beweglich
geführt und von einer Feder (81) von den der Steuer
nocke (75) zugeordneten Lagerelementen (29) weg in
eine Ruhestellung vorgespannt ist, in der sie mit
den Lagerelementen (29) nicht in Eingriff steht.
12. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (37 b)
an einem Führungsansatz (101) des Halterahmens (1 b)
gleichachsig zur Drehachse der Gewindespindel (15 b)
schwenkbar an dem Halterahmen (1 b) geführt und in
justierbarer Schwenklage an dem Halterahmen (1 b)
fixierbar ist.
13. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel
(15 a; 15 b) als Kreuzgewindespindel ausgebildet ist,
deren Gewindeendbereiche mit Umkehrgewindegängen
(84; 84 b) versehen sind.
14. Drehgrenzschalter nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schalter (37 a; 37 b) in einem
Bereich zwischen Umkehrgewindegängen (84; 84 b)
angeordnet ist.
15. Drehgrenzschalter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (11 a;
11 b), die Schaltnocke (75 a; 75 b) und das Kreuzgewinde
(82; 82 b) so bemessen sind, daß die Schaltnocke
(75) in einem mehrere hin- und hergehende Stellbe
wegungshübe der Spindelmutter (31 a; 31 b) umfassenden
Zyklus lediglich in einem der Stellbewegungshübe
den Schalter (37 a; 37 b) betätigt und in den übrigen
Stellbewegungshüben des Zyklus den Schalter (37 a;
37 b) nicht betätigt.
16. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungs
getriebe (11 b) ein Planetengetriebe umfaßt, welches
ein auf einer drehbar im Halterahmen (1 b) gelagerten
Eingangswelle (13 b) sitzendes Sonnenrad (49 b), ein
fest am Halterahmen (1 b) angeordnetes Hohlrad (87)
und einen gleichachsig zur Eingangswelle (13 b)
drehbar an dem Halterahmen (1 b) gelagerten Planeten
radträger (89) aufweist, an dem seinerseits wenig
stens ein mit dem Sonnenrad (49 b) und dem Hohlrad
(87) kämmendes Planetenrad (53 b) drehbar gelagert
ist, und daß der Planetenradträger (89) mit einem
Stufenzahnrad (43 b) drehfest verbunden ist, dessen
Stufenräder mit auf der Gewindespindel (15 b) bzw.
dem Führungselement (25 b) sitzenden Zahnrädern
(41 b, 45 b) kämmen.
17. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsweg des
Untersetzungsgetriebes (41, 43, 45) eine Rutschkupp
lung (43, 49, 51) vorgesehen ist.
18. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfläche
der Schaltnocke (33) so lang bemessen ist, daß die
Schaltnocke (33) den Schalter (37) mit einem Nach
laufspiel der Eingangswelle (13) von ein bis einein
halb Umdrehungen betätigt.
19. Drehgrenzschalter nach einem der Ansprüche 1 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß am Schalter (37)
zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit ein die
Schaltnocke (33) mit einem insbesondere als drehbare
Rolle (107) ausgebildeten Nockenfolgekopf abtasten
den Zwischenhebel (39) angelenkt ist, über den der
Schalter (37) betätigbar ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE2714493C2 (de) * | 1977-03-31 | 1978-11-09 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Endschalter fur eine über einen größeren Drehwinkelbereich angetriebene Welle |
Family Cites Families (1)
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DE1513587B2 (de) * | 1965-10-01 | 1971-05-19 | August Stemmann oHG, 4443 Schuttorf | Endschalter insbesondere spindelendschalter |
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1989
- 1989-10-03 DE DE19893932991 patent/DE3932991A1/de active Granted
- 1989-11-03 FR FR8915054A patent/FR2638890B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2714493C2 (de) * | 1977-03-31 | 1978-11-09 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Endschalter fur eine über einen größeren Drehwinkelbereich angetriebene Welle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2638890A1 (fr) | 1990-05-11 |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |