DE4412557C2 - Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal - Google Patents
Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches SignalInfo
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- DE4412557C2 DE4412557C2 DE4412557A DE4412557A DE4412557C2 DE 4412557 C2 DE4412557 C2 DE 4412557C2 DE 4412557 A DE4412557 A DE 4412557A DE 4412557 A DE4412557 A DE 4412557A DE 4412557 C2 DE4412557 C2 DE 4412557C2
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- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
- Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
- Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für Handbetätigung und die
Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal in
Verbindung mit einer stufenlosen Steuerung für fördertechnische
Antriebe, Fahrantriebe, Hubantriebe, Kettenzüge, Schwenkantriebe u. dgl.
mit einem Gehäuse für die Bildung von Schaltkontakten mittels
gefederter Kontakt-Elemente.
Es sind u. a. optische Analogtaster (Bauart Demag Nr. 46939844) bekannt,
bei denen ein besonderer Abgleich für das Tastsignal erforderlich ist
und die derartige Abmessungen aufweisen, daß eine Integration in
Handschalter (wie z. B. in den Demag-Manulift) nur unter Schwierigkeiten
erfolgen kann.
Durch die DE 14 56 457 A1 ist die Ausbildung eines wegabhängigen
Signals bei einer Druckknopfsteuerung für Hebezeuge bekannt.
Es wird dort als Teil der Schaltung ein variables Stromregu
lierungsgerät verwendet, das eine unbeschrankte Geschwindigkeits
steuerung ohne Gleitkontakte erlaubt. Als Stromregulierungs
gerät kann ein variabler Transformator oder Potentiometer
verwendet werden.
Aus der US 4,730,861 ist die Nutzung des HALL-EFFEKT′s für
die wegabhangige Signalerzeugung bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stufenvorgabe
durch eine stufenlose Vorgabe zu ersetzen und den Taster kleiner zu
bauen und mit einer größeren Anzahl von Funktionen zu versehen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einen
geraden Leerweg eines Stößels bzw. Bogenleerweg einer Polygonwelle
folgend ein erster Kontakt und am Ende eines Arbeitsweges ein
Folgekontakt schließbar sind, wobei zwischen dem ersten Kontakt und dem
Folgekontakt ein in der Größe vom Folgeweg bzw. Bogenfolgeweg abhängiges
elektrisches Signal für die stufenlose Steuerung erzeugbar ist. Hier
wird neben einer stufenlosen Vorgabe vorteilhafterweise auch eine
Eingabe ohne vorherige Abgleichung ermöglicht, wodurch das Gerät
erheblich vereinfacht wird. Nach Zurücklegen des Leerwegs kann nämlich
der Nullpunkt für das analoge Signal definiert werden, und der
Folgekontakt am Ende des Arbeitsweges definiert den Endwert des
analogen Signals. Außerdem kann der Taster sehr klein gebaut werden. In
einem solchen Taster entstehen außerdem erheblich verkürzte Leerwege.
Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß zur Wegaufnahme zwischen dem
ersten Kontakt und dem Folgekontakt mittels eines Hall-Sensors die
Veränderung eines Magnetfeldes bei Annäherung eines Permanent-Magneten
an den Hall-Sensor meßbar ist. Dadurch können eine berührungslose
Messung, ein absolutes Meßsignal und eine einfache und kostengünstige
Mechanik erzielt werden.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung kann außerdem dadurch erweitert
werden, daß für Antriebe mit zwei oder mehr Bewegungsrichtungen ein
erster Stößel für eine erste Bewegungsrichtung und ein zweiter Stößel
für eine zweite Bewegungsrichtung vorgesehen sind und daß zwischen dem
ersten und dem zweiten Stößel ein gemeinsam betätigbarer Mittelstößel
für den Permanent-Magneten und den Folgekontakt vorgesehen ist. Dadurch
entsteht ein besonders kompakter Taster, der in eine Vielzahl von
Schaltgeräten eingebaut werden kann.
Hierbei ist es ferner vorteilhaft, daß der Mittelstößel für den
Folgekontakt jeweils in Abhängigkeit eines der beiden außen angeordneten
ersten und zweiten Stößel zwangsweise betätigbar ist. Im Mindestfall
können mit einem solchen Taster daher drei Signale erzeugt werden.
Das dritte Signal entsteht dadurch, daß bei gemeinsam gedrückten äußeren
Stößeln ein zusätzliches Signal unterscheidbar gemacht ist.
Die Modifikation der Erfindung, d. h. die Umsetzung in andere praktische
Anwendungsfälle ist besonders leicht durchführbar, indem auf einer
drehbar gelagerten Polygonwelle zumindest zwei Permanent-Magnete auf dem
Umfang versetzt angeordnet sind und daß dem Umfang ein Hall-Sensor
unmittelbar gegenüberliegend zugeordnet ist.
Hierbei ist weiter vorteilhaft, daß auf der Polygonwelle ein
Doppelarmhebel befestigt ist, dessen Hebelarme mit den beiden Stößeln
zusammenwirken. Der Doppelarmhebel ist als Wippe ausführbar, wobei über
die Polygonwelle der Antrieb Übertragen wird und eine Rückstellung durch
die gefederten Kontaktelemente eines oder mehrerer Tast-Schaltelemente
erfolgt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Polygonwelle im
Gehäuse drehbar gelagert ist und mit den Stößeln zusammenwirkt und daß
auf der Polygonwelle ein Element angeordnet ist, das mit einem
ortsfesten Sensor zusammenwirkt. Hier kann demzufolge über die Drehung
der Polygonwelle das Tastsignal erzeugt werden, wobei ebenfalls bei zwei
Drehrichtungen auch zwei Bewegungsrichtungen eines Antriebs stufenlos
schaltbar sind.
Es ist auch hier günstig, daß das Element auf der Polygonwelle ein
Permanent-Magnet ist und daß der Sensor aus dem Hall-Sensor besteht.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung in Form einer Anwendung besteht
darin, daß die Stößel, die Polygonwelle und der Hall-Sensor in einem zu
einem Griff geformten Gehäuse untergebracht sind. Damit ist der Einsatz
des Tasters als integrierter Bauteil in einem Schalter, wie z. B. in
einem Hängeschalter, möglich.
Die Betätigung des Tasters kann nach weiteren Merkmalen dadurch
erfolgen, daß in Ausnehmungen des Gehäuse-Griffs Schwenkflügel drehbar
gelagert sind, die mit ihren Wellen an die Polygonwelle angeschlossen
sind. Mit diesen Schwenkflügeln können Signale in beiden Drehrichtungen
erzeugt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform
des Tasters,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform
des Tasters und
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Gehäuse-Griff mit der
Tasteranordnung gemäß Fig. 2.
Das Schaltgerät (Taster) - Fig. 1 - besitzt ein Gehäuse 1, das selbst
z. B. in das Gehäuse eines Handschalters eingeführt werden kann. Es sind
Stößel 6, 13, 14 mit Rückstellfedern 21 und Kontaktelemente 3, 7, 8
vorgesehen, die aus den im Stößel 6, 13, 14 federnd geführten beweglichen
Kontakten 3 und 8 und den feststehend im Gehäuse 1 gelagerten Kontakten
2, 7 und 23 gebildet werden. Die Betätigung des Tasters erfolgt über
einen ersten Stößel 6 mit einem ersten Kontakt 7.
Auf einem geraden Leerweg 4 (Fig. 1) bzw. einem Bogenleerweg 5 (Fig. 2)
des ersten Stößels 6 wird der erste Kontakt 7, der für eine
Antriebssteuerung z. B. das Signal "Heben" bedeutet, geschlossen, was ein
Abgleich-Signal erzeugt. Der Stößel 6 wird durch die Rückstellfeder 21
in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt.
An einem Mittelstößel 14 ist eine Nase 14a angebracht, so daß bei
Betätigung des ersten Stößels 6 eine Mitnahme des Mittelstößels 14
erfolgt. Am Ende eines Arbeitsweges 7a wird ein Folgekontakt 8 mit dem
feststehenden Kontakt 23 geschlossen. Zwischen dem ersten Kontakt 7 und
dem Folgekontakt 8 wird ein in seiner Größe vom Weg (bzw. Bogenweg)
abhängiges elektrisches Signal für die stufenlose Steuerung erzeugt.
Hierbei dient im Ausführungsbeispiel zur Wegaufnahme zwischen dem ersten
Kontakt 7 und dem Folgekontakt 8 ein Hall-Sensor 9, der auf einer
Leiterkarte 9b gehalten ist. Der Hall-Sensor 9 mißt die Veränderung
eines Magnetfeldes 10 bei Annäherung eines Permanentmagneten 11 und
liefert eine entsprechend dem Abstand des Permanentmagneten 11 analoges
Sollwert-Signal. Bei der anfänglichen Betätigung des ersten Stößels 6
wird zunächst an dem ersten Kontakt 7 und Umschaltelement 3 der
Anfangswert des analogen Signals abgeglichen, d. h. definiert.
Gleichzeitig wird eine Reglerfreigabe für die Steuerung gegeben und eine
Bewegungsrichtung, wie z. B. "Heben" definiert.
Über die Nase 14a folgt der Mittelstößel 14 der Bewegung des ersten
Stößels 6 und löst die Wirkung des Permanent-Magneten 11 - wie
vorstehend beschrieben - aus. Die Ausgangsspannung des Hall-Sensors 9
vergrößert sich quadratisch mit kleinerwerdendem Abstand zum
Permanent-Magneten 11.
Für den Fall, daß der erste Stößel 6 soweit durchgedrückt wird, bis der
Folgekontakt 8 mit dem Kontakt 23 des Mittelstößels 14 schließt, erfolgt
der Abgleich für den Endwert des analogen Ausgangssignals bzw.
Steuersignals.
Für Antriebe mit zwei oder mehr Bewegungsrichtungen ist der erste Stößel
6 für eine erste Bewegungsrichtung und ein zweiter Stößel 13 für eine
zweite Bewegungsrichtung vorgesehen. Demgegenüber kann der Mittelstößel
14 zwangsweise zusammen mit einem oder beiden anderen Stößeln 6, 13
betätigt werden. Bei gemeinsam gedrückten äußeren Stößeln 6 und 13 (Fig.
1) wird ein zusätzliches Signal unterscheidbar gemacht, so daß dadurch
eine weitere Funktion geschaffen ist.
Für einen Wippenbetrieb dient die Ausführungsform gemäß Fig. 2. Die
Betätigung der Stößel 6 bzw. 13 erfolgt über die Polygonwelle 15 und
über einen als Schaltwippe ausgeführten Doppelarmhebel 16. Hier dient
als praktisches Anwendungsbeispiel die Lösung gemäß einer Kombination
aus den Fig. 2 und 3. Auf der drehbar gelagerten Polygonwelle 15 sind
z. B. zwei Permanent-Magnete 11 am Umfang 15a jeweils an einer
Polygonfläche, am Umfang z. B. um 90 Grad versetzt, angeordnet und an dem
Umfang 15a ist der Hall-Sensor 9 unmittelbar gegenüberliegend
zugeordnet, so daß ein Magnetfeld 10 wie gemäß Fig. 1 entsteht. Auf der
Polygonwelle 15 ist in der Art eines Wipphebels ein Doppelarmhebel 16
befestigt, dessen Hebelarme 16a und 16b mit den beiden Stößeln 6 und 13
zusammenarbeiten. Eine solche Baugruppe ist gemäß Fig. 3 in dem Gehäuse
1 integriert. Die Polygonwelle 15 ist in einem Schaltergehäuse 22
drehgelagert und arbeitet mit den Stößeln 6 und 13 wie beschrieben
zusammen. Auf der Polygonwelle 15 ist ein Element 11a (z. B. ein
Permanent-Magnet 11) angeordnet, das mit einem relativ ortsfesten Sensor
9a (dem Hall-Sensor 9) zusammenwirkt. Die Stößel 6, 13 und 14, die
Polygonwelle 15 und der Hall-Sensor 9 sind in dem zu einem Griff 22a
geformten Schaltergehäuse 22 untergebracht, d. h. der Taster ist in dem
Schaltergehäuse 22 integriert. Dabei sind in Ausnehmungen 17 des
Gehäuse-Griffs 22a Schwenkflügel 18 drehbar gelagert, die mit ihren
Wellen 19 an die Polygonwelle 15 angeschlossen sind. Auf die
Polygonwelle 15 sind die beiden Permanent-Magnete 11 so aufgebracht, daß
sie untereinander einen Winkel von 90 Grad bilden. Der Hall-Sensor 9 ist
dabei so befestigt, daß jeder Permanent-Magnet 11 in der Ruhestellung zu
ihm die gleiche Entfernung hat. Für den Fall, daß nun die Schwenkflügel
18 betätigt werden, dreht sich die Polygonwelle 15 und somit die
Permanent-Magnete 11 über den Hall-Sensor 9. Dieser verändert nun sein
Ausgangssignal in Abhängigkeit der Entfernung bzw. des Drehwinkels der
Permanent-Magnete 11. Das Schaltgerät ist mit seinem ersten Stößel 6
und dem zweiten Stößel 13 wie zu Fig. 1 beschrieben ausgeführt, jedoch
ist der Hall-Sensor 9 mit dem zugehörigen Permanent-Magneten 11 wie in
Fig. 3 ersichtlich außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Der jeweils
betätigte Stößel 6 bzw. 13 gibt das Analogsignal frei und eine
Drehrichtung vor. Mit dem Schließen des Kontaktes wird der Analogwert
abgeglichen, so daß eine symmetrische Sollwertvorgabe erfolgen kann. Für
den Fall, daß der Schwenkflügel 18 losgelassen wird, öffnet der
Tasterkontakt, und die Rückstellfeder 21 des ersten Stößels 6 bzw. des
zweiten Stößels 13 drückt die Polygonwelle 15 mit den Permanent-Magneten
11 in ihre Ausgangsposition zurück.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Kontakte
3 gefedertes Kontaktelement
4 gerader Leerweg
5 Bogenleerweg
6 erster Stößel
7 erster Kontakt
7a Arbeitsweg bzw. Folgeweg
8 Folgekontakt
9 Hall-Sensor
9a Sensor
9b Leiterkarte
10 Magnetfeld
11 Permanent-Magnet
11a Element
12 zweiter Kontakt
13 zweiter Stößel
14 Mittelstößel
14a Nase
15 Polygonwelle
15a Umfang
16 Doppelarmhebel
16a Hebelarm
16b Hebelarm
17 Ausnehmung
18 Schwenkflügel
19 Welle
20 Feder
21 Rückstellfeder
22 Schaltergehäuse
22a Griff
23 feststehender Kontakt
2 Kontakte
3 gefedertes Kontaktelement
4 gerader Leerweg
5 Bogenleerweg
6 erster Stößel
7 erster Kontakt
7a Arbeitsweg bzw. Folgeweg
8 Folgekontakt
9 Hall-Sensor
9a Sensor
9b Leiterkarte
10 Magnetfeld
11 Permanent-Magnet
11a Element
12 zweiter Kontakt
13 zweiter Stößel
14 Mittelstößel
14a Nase
15 Polygonwelle
15a Umfang
16 Doppelarmhebel
16a Hebelarm
16b Hebelarm
17 Ausnehmung
18 Schwenkflügel
19 Welle
20 Feder
21 Rückstellfeder
22 Schaltergehäuse
22a Griff
23 feststehender Kontakt
Claims (11)
1. Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines
Betätigungsweges in ein elektrisches Signal in Verbindung mit einer
stufenlosen Steuerung für fördertechnische Antriebe, Fahrantriebe,
Hubantriebe, Kettenzüge, Schwenkantriebe u. dgl. mit einem Gehäuse
für die Bildung von Schaltkontakten mittels gefederter
Konstantelemente,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf einen geraden Leerweg (4) eines Stößels (6) bzw.
Bogenleerweg (5) einer Polygonwelle (15) folgend ein erster
Kontakt (7; 3) und am Ende eines Arbeitsweges (7a) ein Folgekontakt
(8) schließbar sind, wobei zwischen dem ersten Kontakt (7; 3) und
dem Folgekontakt (8) ein in der Größe vom Folgeweg bzw.
Bogenfolgeweg abhängiges elektrisches Signal für die stufenlose
Steuerung erzeugbar ist.
2. Taster nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Wegaufnahme zwischen dem ersten Kontakt (7) und dem
Folgekontakt (8) mittels eines Hall-Sensors (9) die Veränderung
eines Magnetfeldes (10) bei Annäherung eines Permanent-Magneten
(11) an den Hall-Sensor (9) meßbar ist.
3. Taster nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß für Antriebe mit zwei oder mehr Bewegungsrichtungen ein erster
Stößel (6) für eine erste Bewegungsrichtung und ein zweiter Stößel
(13) für eine zweite Bewegungsrichtung vorgesehen sind und daß
zwischen dem ersten und dem zweiten Stößel (6; 13) ein gemeinsam
betätigbarer Mittelstößel (14) für den Folgekontakt (8) angeordnet
ist.
4. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelstößel (14) für den Folgekontakt (8) jeweils in
Abhängigkeit eines der beiden außen angeordneten ersten und
zweiten Stößel (6; 13) zwangsweise betätigbar ist.
5. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei gemeinsam gedrückten äußeren Stößeln (6; 13) ein
zusätzliches Signal unterscheidbar gemacht ist.
6. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer drehbar gelagerten Polygonwelle (15) zumindest zwei
Permanent-Magnete (11) am Umfang (15a) versetzt angeordnet sind
und daß dem Umfang (15a) ein Hall-Sensor (9) unmittelbar
gegenüberliegend zugeordnet ist.
7. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Polygonwelle (15) ein Doppelarmhebel (16) befestigt
ist, dessen Hebelarme (16a, 16b) mit den beiden Stößeln (6; 13)
zusammenwirken.
8. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Polygonwelle (15) im Gehäuse (1) drehbar gelagert ist und
mit den Stößeln (6; 13) zusammenwirkt und daß auf der Polygonwelle
(15) ein Element (11a) angeordnet ist, das mit einem ortsfesten
Sensor (9a) zusammenwirkt.
9. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Element (11a) auf der Polygonwelle (15) ein Permanent-
Magnet (11) ist und daß der Sensor (9a) aus dem Hall-Sensor (9)
besteht.
10. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stößel (6; 13; 14), die Polygonwelle (15) und der
Hall-Sensor (9) in einem zu einem Griff (1a) geformten Gehäuse (1)
untergebracht sind.
11. Taster nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Ausnehmungen (17) des Gehäuse-Griffs (1a) Schwenkflügel
(18) drehbar gelagert sind, die mit ihren Wellen (19) an die
Polygonwelle (15) angeschlossen sind.
Priority Applications (3)
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DE4412557A DE4412557C3 (de) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal |
EP95250031A EP0677926B2 (de) | 1994-04-11 | 1995-02-08 | Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
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D4 | Patent maintained restricted | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEMAG CRANES & COMPONENTS GMBH, 58300 WETTER, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |