DE7711655U1

DE7711655U1 - Berührungslos steuerbarer elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE7711655U1
Application number: DE19777711655
Authority: DE
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 1977-04-14
Filing date: 1977-04-14
Publication date: 1978-10-05

Description

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berührungslos steuerbare Elektronikschalter werden mit sehr kleinen Abmessungen hergestellt, und es befindet sich eine Ausführungsform auf -dem Markt, deren genormtes Gehäuse die Form einer Gewindehülse mit einem M8-Aussengewinde besitzt. Nun muss eine recht umfangreiche und u.a. einen Oszillator enthaltende Schaltung auf der Leiterplatte untergebracht werden, so dass diese bestimmte Mindestabmessungen aufweisen muss, und obwohl man schon bestrebt war, diese Leiterplatte so klein wie möglich auszubilden, führte diese doch dazu, dass bei den kleinsten Elektronikschaltern mit M8-Gewinde zwischen dem Kerndurchmesser des Aussengewindes und dem Gehäuse-Innendurchmesser nur noch eine Wandstärke von 0,3 bis 0,4 mm verbleibt. Da nun derartige Schalter mit Hilfe zweier auf das Aussengewinde aufgeschraubter und gegeneinander festzuziehender Muttern montiert werden, führte diese geringe Wandstärke bei den bekannten Schaltern zu gravierenden Nachteilen: Weist das Gehäusematerial eine verhältnismässig geringe Bruchdehnung auf, so wird das Gehäuse bei einem zu festen Anziehen der Muttern zerstört; dehnt sich das Gehäuse bei der Montage ohne zu reissen, so wird die über das Giessharz fest mit dem Gehäuse verbundene Leiterplatte zerstört,

Die Erfindung betrifft einen berührungslos steuerbaren |

elektrischen Schalter mit einem hülsenförmigen Gehäuse, das |

einen eine Leiterplatte aufnehmenden ersten sowie an seinem |

einen Enda einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, aus dem *

ein Zuleitungskabel herausgeführt ist, mit einem der Montage t

des Schalters dienenden Aussengewinde auf dem ersten Gehäuse- t abschnitt und einer Giessharzfüllung, in die die Leiterplatte sowie das Zuleitungskabel eingebettet sind.

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da sie üblicherweise aus einem Material besteht, welches nicht elastisch verformt werden kann. Aus diesen Gründen lassen die bekannten Gehäuse in Form einer einstückigen Gewindehülse, welche üblicherweise aus Messing oder rostfreiem Stahl 4104 bestehen, bai der Montage nur sehr kleine Anzugsdrehmomente beim Festziehen der Muttern zu, da schon Drehmomente in der Grössenordnung von 0,5 oder 1,0 mkp zur Zerstörung des Schalters aus den erwähnten Gründen führen können.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Schalter der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass sie bei der Montage mittels auf das Aussengewinde aufgeschraubter Muttern höhere Anzugsdrehmomente zulassen, ohne dass dabei die Schalter der Gefahr einer Beschädigung unterworfen werden. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der erste Gehäuseabschnitt aus einem härtbaren Stahl besteht und j gehärtet ist und dass der zweite Gehäuseabschnitt aus einem | weicheren Material besteht. Auf diese Weise wird erreicht, I dass das Gehäuse im Bereich des Aussengewindes höhere Kräfte ? aufnehmen kann, ohne zu reissen oder sich in für die Leiter- { platte unzulässigem Mass zu dehnen, gleichzeitig wird jedoch * eine Gefahr beseitigt, welche auftreten würde, wenn man das j Gehäuse über seine volle Länge aus gehärtetem Stahl fertigen würde: In den Gehäusen der bekannten Schalter der eingangs erwähnten Art steht zu wenig Platz zur Verfügung, um das Zuleitungskabel über einen längeren Bereich in das Giessharz einzubetten, was im wesentlichen auf die wegen der geringen zur Verfügung stehenden B reite verhältnismässig grosse Länge der Leiterplatte zurückzuführen ist. Wird das Zuleitungskabel jedoch nur über ein verhältnismässig kurzes Stück in das Giess-

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harz eingebettet, so weist der Schalter hier eine Schwachstelle auf, denn die üblichen PVC-Kabelmäntel besitzen nicht nur eine schlechte Haftung zum Giessharz, sondern sie schrumpfen im Laufe der Zeit auch, so dass hier ohnehin eine bezüglich der Dichtheit des Schalters kritische Stelle vorliegt. Um nun das Zuleitungskabel über einen längeren Bereich in das Giessharz einbetten zu können, bildet man das Gehäuse des erfindungsgemassen Schalters langer als das Gehäuse eines vergleichbaren bekannten Schalters aus; würde man jedoch für das ganze Gehäuse einen härtbaren Stahl verwenden und das Gehäuse härten, so ergäbe sich wegen der Schlagempfindlichkeit des gehärteten Gehäuses eine erhöhte Bruchgefahr im Bereich des zweiten Gehäuseabschnitts, welcher der Herausführung des Zuleitungskabels dient. Dieser Bereich kann aber auch nicht mit einem grösseren Aussendurchmesser gestaltet werden, da die Forderung besteht, die der Montage des Schalters dienenden Muttern auch von der Seite des Zuleitungskabels her über das Gehäuse führen zu können. Deshalb wird bei dem gegenüber den bekannten Schaltern verlängerten Gehäuse der erfindungsgemassen Konstruktion der zweite Gehäuseabschnitt, welcher keine in Längsrichtung wirkenden Kräfte aufnehmen muss, aus einem weicheren Material als der erste Gehäuseabschnitt gefertigt, so dass er nicht schlagempfindlich ist.

Zweckmässigerweise wird man den das Aussengewinde aufweisenden Teil des Gehäuses nach dem Härten zum Entspannen einer Wärmebehandlung unterwerfen, und zwar vorzugsweise unter Schutzgas, damit die blanke Oberfläche erhalten bleibt. Als Material für den ersten Gehäuseabschnitt besonders bevorzugt wird Stahl 1.40.34, und Versuche an einem erfindungsgemassen Schalter mit

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einem M8-Aussengewinde haben ergeben, dass ohne weiteres
Anzugsdrehmomente von 2,5 mkp aufgenommen werden können, ohne dass das Gehäuse selbst oder infolge einer zu hohen Gehäusedehnung die Leiterplatte reisst.

Ein Gehäuse mit Gehäuseabschnitten unterschiedlicher Härte
lässt sich am einfachsten herstellen, wenn die beiden Gehäuseabschnitte von zwei verschiedenen Teilen gebildet werden,
deren Verbindung miteinander ohne weiteres durch das Giessharz eülolgen kann. Da der erste Gehäuseabschnitt eine weit grössere Länge besitzt als der zweite Gehäuseabschnitt, genügt hier
die Haftung des Giessharzes an der Gehäuseinnenwand. Um auch eine feste Verbindung zwischen dem Giessharz und dem zweiten Gehäuseabschnitt herzustellen, empfiehlt es sich jedoch, diesen an seiner Innenwand mit Hinterschneidungen zu versehen, die durch das Giessharz gefüllt werden. Quer zur Gehäuselängsrichtung verlaufende Kanten dieser Hinterschneidungen können dann Zug- bzw. Druckkräfte übertragen.

In der Materialauswahl für den zweiten Gehäuseabschnitt ist man an sich frei. Es empfiehlt sich jedoch, den zweiten Gehäuseabschnitt aus einem Kunststoff herzustellen, dessen
Temperaturausdehnungskoeffizient zumindest ungefähr demjenigen des Giessharzes entspricht, um dann, wenn der erfindungsgemässe Schalter im Einsatz extremen Temperaturen unterworfen wird, ein gleichmässiges Schrumpfen bzw. Dehnen von Gehäuse und Giessharzkörper im Bereich der Kabeldurchführung zu erreichen und damit eine der kritischsten Stellen solcher
Schalter zu entschärfen.

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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beiliegenden zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters; die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch den Schalter, und zwar in der Ebene der Leiterplatte.

Das Gehäuse, dieses Schalters besteht aus einem vorderen und einem hinteren Gehäuseteil 10 bzw. 12, von denen das erstere aus rostfreiem Stahl 1.40.34 und das zweite aus einem Kunststoff besteht. Das vordere Gehäuseteil besitzt ein M8-Aussengewinde 14, und der Aussendurchmesser des hinteren Gehäuseteils 12 entspricht dem Kerndurchmesser des Aussengewindes 14. Das vordere Gehäuseteil

wurde zunächst gehärtet und dann unter Schutzgas einer Wärmebehandlung unterworfen, um das Teil zu entspannen.

Das vordere Gehäuseteil 10 besitzt eine mehrfach abgesetzte Bohrung mit zwei nach vorn weisenden Schultern 16 und 18 sowie einer nach hinten weisenden Schulter 20; derjenige Bereich der Bohrung, in dem das vordere Gehäuseteil 10 seine grösste Wandstärke aufweist, wurde mit 22 bezeichnet. Vorn wird das Gehäuse durch ein Kunststoffplättchen 24 verschlossen, welches auf der Schulter 16 aufliegt und in das Gehäuse eingeklebt ist. Dahinter sitzt eine nur schematisch angedeutete Spule 26, die das eigentlich empfindliche Element des Schalters darstellt; der Spulenkörper sitzt auf der Schulter 18 auf. Daran schliesst sich eine Schaltung an, welche auf einer Leiterplatte 30 angeordnet ist und von der nur einige wenige Teile angedeutet wurden. An diese Schaltung ist die Spule mit Anschlussdrähten 32

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angeschlossen. Da der elektrische Aufbau der in Rede stehenden Näherungsschalter bekannt ist, bedarf es keiner Beschreibung der auf der Leiterplatte 30 angeordneten Schaltung. Bei der hier erörterten kleinsten Ausführungsform berührungslos steuerbarer Schalter mit genormten Gehäuse lässt sich die Leiterplatte nicht kleiner als angedeutet ausführen, d.h. sie erstreckt sich nahezu über die ganze Länge des vorderen Gehäuseteils 10, und ihre Breite entspricht nahezu dem Innendurchmesser des Gehäuseteils 10.

Das hintere Gehäuseteil 12 besitzt ein hohlzylindrisches Ansatzstück 36, welches passend in das hintere Ende des Gehäuseteils 10 eingreift. Am hinteren Ende ist das Gehäuseteil 12 abgerundet und es besitzt einen dem Durchmesser der Bohrung 22 entsprechenden Innendurchmesser. In seine Innenwand sind in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 38 eingeformt, deren Zweck später noch erläutert werden wird.

Die Stromversorgung des Schalters und die Abführung des Schaltsignals erfolgen über ein als Ganzes mit 40 bezeichnetes Kabel, dessen von einem Kabelmantel 40a umschlossene Leitungsdrähte 40b an Leiterbahnen 30a der Leiterplatte 30 angeschlossen sind.

Nach dem Zusammenbau des Schalters werden alle Hohlräume mit Giessharz 50 ausgegossen, so dass die Leiterplatte 30 und das Kabel 40 fest in das Giessharz eingebettet sind. Dank der Haftung des Giessharzes an der Innenseite der Gehäuseteile 10 und 12 werden diese aber auch fest miteinander verbunden, und die Festigkeit dieser Verbindung wird noch dadurch erhöht, dass das Giessharz in die Nuten 38 des hinteren Gehäuseteils 12

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hineinfliesst, so dass sich auch eine formschlüssige Verbindung ergibt und sich besondere Massnahmen zur Verbindung der beiden Gehäuseteile erübrigen.

Zur Montage des Schalters an einer Maschine werden im allgemeinen zwei Muttern auf das Aussengewinde 14 aufgeschraubt, welche einen Träger zwischen sich aufnehmen und gegeneinander festgezogen werden. Dank der Ausführung des vorderen Gehäuseteils 10 in gehärtetem Stahl können diese Muttern mit einem beträchtlichen Drehmoment gegeneinander festgezogen werden, ohne dass das Gehäuse reisst oder sich in einem solchen Masse dehnt, dass die aufgrund des Giessharzes fest mit dem Gehäuseteil 10 verbundene Leiterplatte 30 beschädigt wird.

üblicherweise steht der hintere Teil des Schalters über die Befestigungsstelle hinaus, so dass es besonders vorteilhaft ist, dass das hintere Gehäuseteil 12 dank seiner Ausbildung als Kunststoffteil unempfindlich gegen Schläge und Stösse ist; selbstverständlich könnte jedoch das hintere Gehäuseteil auch aus einem anderen nicht bruchgefährdeten Material wie beispielsweise Messing gefertigt werden. Verwendet man jedoch einen Kunststoff, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient zumindest ungefähr gleich demjenigen des Giessharzes 50 ist, führen auch extrem hohe und tiefe Temperaturen nicht zu einem Undichtwerden der Kabeldurchführung, was bei derartigen Schaltern besonders wichtig ist, da sie häufig an Werkzeugmaschinen in Bereichen eingesetzt werden, in denen sie Kühlmitteln wie Bohrmilch und dergleichen ausgesetzt sind.

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Claims

f ι · η * * A 42 245 b b - 163 21. März 1977 - 1 - Schutzansprüche :

1. Berührungslos steuerbarer elektrischer Schalter mit einem hülsenförmigen Gehäuse, das einen eine Leiterplatte aufnehmenden ersten sowie an seinem einen Ende einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, aus dem ein Zuleitungskabel herausgeführt ist, mit einem der Montage des Schalters dienenden Aussengewinde auf dem ersten Gehäuseabschnitt und einer Giessharzfüllung, in die die

'■■■■' ' Leiterplatte sowie das Zuleitungskabel eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseabschnitt (10) aus einem härtbaren Stahl besteht und gehärtet ist und dass der zweite Gehäuseabschnitt (12) aus einem weicheren Material besteht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseabschnitt (10) entspannt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseabschnitte (10,12) von zwei Teilen gebildet sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (10,12) durch das Giessharz (50) miteinander verbunden sind.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuseabschnitt (12) von einem Kunststoff teil gebildet ist.

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6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gehäuseabschnitt (12) an seiner Innenwand durch das Giessharz (50) gefüllte Hinterschneidungen (38) aufweist.

7. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Gehäuseabschnitt (12) mit einem Ansatzstück (36) verminderten Aussendurchmessers in den anderen Gehäuseabschnitt (10) eingreift.

8. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der isweite Gehäuseabschnitt (12) aus einem Kunststoff besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient zumindest ungefähr demjenigen des Giessharzes entspricht.

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