DE4412557C2 - Schaltgerät für Handbetätigung und die Umwandlung eines Betätigungsweges in ein elektrisches Signal - Google Patents

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

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.