EP0207270A2 - Berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung - Google Patents

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EP0207270A2
EP0207270A2 EP86106629A EP86106629A EP0207270A2 EP 0207270 A2 EP0207270 A2 EP 0207270A2 EP 86106629 A EP86106629 A EP 86106629A EP 86106629 A EP86106629 A EP 86106629A EP 0207270 A2 EP0207270 A2 EP 0207270A2
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EP
European Patent Office
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cylinder
proximity
switch
switching device
permanent magnet
Prior art date
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EP86106629A
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English (en)
French (fr)
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EP0207270A3 (en
EP0207270B1 (de
Inventor
Walter Dipl.-Ing. Brausfeld
Helmut Göttling
Rudolf Ing. grad. Möller
Peter Müller
Gerhard Ing. Grad. Scharnowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aventics GmbH
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH
Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
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Publication date
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Publication of EP0207270A2 publication Critical patent/EP0207270A2/de
Publication of EP0207270A3 publication Critical patent/EP0207270A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/008—Change of magnetic field wherein the magnet and switch are fixed, e.g. by shielding or relative movements of armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/16—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. for a door switch, a limit switch, a floor-levelling switch of a lift
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/02—Bases, casings, or covers
    • H01H9/0207—Adjustable mounting of casings

Definitions

  • the invention relates to a non-contact proximity switch device according to the preamble of claim 1.
  • a proximity switching device which consists of a reed contact element, the switching elements designed as contact tongues can be brought into contact with one another by means of the magnetic field of a permanent magnet which can be moved relative thereto.
  • This known proximity switch device is arranged on the jacket of a working cylinder.
  • a permanent magnet attached to the piston of the working cylinder is used to actuate the reed contact element. If the piston provided with the permanent magnet approaches the reed contact element, the switching elements of the reed contact element reach the area of the magnetic field of the permanent magnet and are brought into contact with one another by the magnetic force.
  • the invention has for its object to provide a non-contact proximity switch device of the type mentioned, which is simple in construction and does not require any significant changes to the device having the component to be sensed.
  • the proximity switch device has the particular advantage that it can be used in all devices in which the reaching of a predetermined position of a movably arranged component is to be recognized or used as a switching criterion, without having to make changes to the components of the devices.
  • This advantage has an effect in particular in the case of commercially available working cylinders which are to be subsequently provided with a device for switching valves which control the pressure medium acting on the working cylinder as a function of the piston position.
  • the piston or the piston rod no longer has to be provided with a permanent magnet, no changes need to be made to the components in the cylinder.
  • the strength of the magnetic field can be quickly and easily adapted to the respective requirements by exchanging the permanent magnet or by arranging a plurality of permanent magnets.
  • the proximity switch device can be attached to each cylinder, regardless of its diameter, according to an advantageous embodiment of the invention specified in the subclaims, without having to use different holding devices. This ensures that the permanent magnet or the permanent magnets of the proximity switch device always the same required for proper functioning Predeterminable position and the same distance to the outer surface of the working cylinder.
  • the holding device as releasable on a part of the cylinder, for. B. a tie rod, attachable lever, at the end of the tie rod facing away from the proximity switch by means of a hinge around the parallel to the longitudinal axis of the cylinder longitudinal axis of the proximity switch rotatably, a simple and secure positional alignment of the proximity switch to the cylinder jacket and thus to the ferromagnetic Partial piston allows.
  • both the part of the lever forming a hinge point with a bearing bolt arranged on the cylinder and the part of the lever forming a hinge point with a pin arranged on the housing of the proximity switch device are of a mouth-shaped design, so that the switch can be easily and quickly mounted on the cylinder is.
  • FIG. 1 shows a cylinder (1) with a cylinder cover (2), the cylinder cover (2) being connected via four tie rods (16) to a cylinder base (not shown here).
  • a tie rod (16) there is a housing (3), open to the cylinder (1), of a non-contact proximity switch device, which contains a magnetic field-dependent switch (11) for sensing the relative approach or distance of a body to or from the switch , fixed by means of a clamping screw (15).
  • the housing (3) is arranged in relation to the cylinder (1) such that it sits on the cylinder (1) with its walls delimiting the housing interior (8).
  • the proximity switch device is provided by the switch (11), which is designed as a reed contact element and is arranged in the housing interior (8) and has two contact tongues serving as switching elements (9) and (12), as well as one that is stationary with respect to the switch (11) in the housing interior (8 ) arranged permanent magnets (14) formed.
  • the permanent magnet (14) is used to generate a magnetic field that actuates the switch (11).
  • One switching element (9) is connected to the cylinder (1) via a connecting wire (5), preferably in such a way that the connecting wire (5) is clamped between the cylinder (1) and a wall of the housing (3). From the connecting wire (5) branches off another connecting wire (4), which leads to a connection (6) designed as a knife contact for z. B. leads a connector.
  • the other switching element (12) is connected via a connecting wire (13) to a pole, in this exemplary embodiment to the pole "N" of the permanent magnet (14). From the same pole of the permanent magnet (14) leads a connecting wire (17) to a further connection (10) designed as a knife contact.
  • the two connections (6) and (10) are arranged on the housing (3) and connected with a plug (7).
  • Fig. 2 shows a working cylinder with two proximity switching devices.
  • the components that are the same as the components shown in FIG. 1 are provided with the same reference numerals.
  • a piston is arranged in a sealed, displaceable manner.
  • the piston consists of a double-pot sleeve (22) and a disc-shaped body (23) serving as a carrier for the double-pot sleeve (22) made of a ferromagnetic material, e.g. B. a soft iron disc.
  • the piston (22, 23) is connected to a piston rod (24) by means of a screw (21).
  • Each of the two proximity switch devices (3, 11) and (17, 19) is provided with a connection (7) and (18).
  • the connections (7, 18) are connected to magnetic valve devices (not shown here) for controlling the pressurization of the pressure medium for the pressure medium chambers (25) and (26) of the working cylinder (1).
  • the switches (11, 17) are connected in a circuit which connects a voltage source to the solenoid valve devices.
  • the function of the proximity switch device is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the magnetic valve device switches over in such a way that the pressure medium supply to the pressure medium chamber (25) is interrupted, the pressure medium chamber is vented and the pressure rod chamber (26) on the piston rod side is aerated.
  • the piston (22, 23) is moved to the right by the pressure building up in the pressure medium chamber (26) on the piston rod side.
  • the magnetic flux in the switch (11) becomes weaker again and the switching elements (9, 12) move away from each other.
  • the circuit in which the switch (11) and the solenoid valve device are located is now interrupted.
  • the solenoid valve device switches over again in such a way that the pressure medium supply to the piston rod-side pressure medium chamber (26) is interrupted, the piston rod-side pressure medium chamber (26) is vented and the pressure medium chamber (26) opposite the piston rod-side pressure medium chamber (26) is vented.
  • FIG. 3 shows a proximity switch device which is fastened to a tie rod of a working cylinder by means of a lever serving as a holding device.
  • a proximity switch device which is fastened to a tie rod of a working cylinder by means of a lever serving as a holding device.
  • a proximity switch device which is enclosed by a housing, which is composed of the upper housing part (7) and lower housing part (3), is arranged on a cylinder (1).
  • the lower housing part (3) On its side facing the cylinder (1), the lower housing part (3) has two nose-like projections (29, 28) which are arranged parallel to one another and with which the housing (3, 7) rests on the cylinder (1).
  • the lower housing part (3) has a pivot pin (30), which extends parallel to the longitudinal axis of the cylinder (1) and extends outwards on two opposite sides.
  • a lever serving as a holding device for the proximity switch device has at its end facing the housing (3, 7) a bearing eye (32) which serves to receive the free end region of the bearing journal (30).
  • the bearing journal (30) and the bearing eye (32) serve as a joint, which makes it possible to rotate the proximity switching device about its longitudinal axis running parallel to the longitudinal axis of the cylinder (1).
  • the end region (34) of the lever (33, 34) facing away from the housing (3, 7) of the proximity switch device has a recess (35) formed in this embodiment, which partially encloses a bearing pin formed by a tie rod (16) of the working cylinder.
  • the tie rod (16) and three further tie rods, not shown here, serve as a connection between a cylinder cover (31) and a cylinder bottom, not shown here, which limit the cylinder (1) on its end faces.
  • a screw (36) serving as a clamping device is screwed in, which comes into contact with the tie rod (16) and thus the tie rod (16) and the Lever (34,33) braced against each other.
  • the proximity switch device is installed in such a way that first the lever (34, 33) with its end (33) provided with the bearing eye (32) is placed on the pivot pin (30) of the lower housing part (3) of the proximity switch device and then with the proximity switch device hinged lever (34, 33) with its mouth-like recess (35) is suspended in the tie rod (16).
  • the housing (7, 3) of the proximity switch device is then aligned with the cylinder (1) so that it rests on the cylinder (1) with its nose-like projections (28, 29).
  • the lever (34) connected to the proximity switch device is , 33) and the tie rod (16) are connected to one another in a rotationally fixed manner. If a different position is desired for the proximity switch, the screw (36) is loosened and the lever (34, 33) connected to the proximity switch on the tie rod (16) is moved in the direction of the longitudinal axis of the cylinder (1).
  • the lever (34, 33) serving as a holding device for the proximity switch device is articulated by means of a first joint (30, 32) with the proximity switch device and by means of a second joint, which in this exemplary embodiment is connected by the tie rod (16) and the mouth-like recess (35 ) of the part (34) of the lever (33, 34) is formed, articulated with the cylinder (1) or with a part arranged on the cylinder, such as. B. the tie rod (16), articulated, the proximity switch can be attached to each working cylinder without changes to the proximity switch or to the holding device. Regardless of the diameter of the respective cylinder, the proximity switch takes device always the same position required for their function to the cylinder and to the piston provided with the ferromagnetic part.
  • the part (33) of the lever (33, 34) which is articulated to the housing (3, 7) of the proximity switch device can also have a mouth-like recess instead of the bearing eye (32) in order to simplify assembly.
  • FIG. 4 shows a top view of the holding device for the proximity switching device shown in FIG. 3.
  • 4 consists of a lever (38, 39) provided with a slot (42) running transversely to the longitudinal axis of a tie rod (16).
  • the two parallel arms (38, 39) of the lever (38, 39) formed by the slot (42) are narrower in the area of the proximity switch device than in the area of the part of the lever (38, 39) surrounding the tie rod (16) and thus form a fork-like part, on the free end region of which recesses are provided for receiving bearing journals arranged on the housing (7, 3) of the proximity switch device.
  • the joint formed in this way between the housing (7, 3) of the proximity switch device and the holding device (38, 39) enables the proximity switch device to be rotated relative to the holding device (38, 39) about an axis of the housing (7, 3) running parallel to the longitudinal axis of the cylinder ).
  • the end area (40) of the two-armed lever (38, 39) facing away from the housing (7, 3) of the proximity switch device like the lever shown in FIG. 3, has a mouth-like recess which partially surrounds the tie rod (16).
  • two screws (41, 36) are screwed into the part of the lever (40) which has the mouth-like recess.
  • the use of the proximity switch device described above is of course not limited to the exemplary embodiment.
  • the proximity switch can be used wherever the position of one of two relatively movable parts is detected and z. B. to be used as a switching criterion.
  • the part of the body consisting of the ferromagnetic material in the exemplary embodiment part '23' of the piston "22, 23 ') is designed and guided in such a way that it is that of the permanent magnet magnetic field exerted and acting on the switch can increase if the body is in the vicinity of the switch, which means that the pole of the permanent magnet not connected to a switching element must face the body to be guided past the permanent magnet and not always with the another pole of the permanent magnet connected switching element, a conductor made of a ferromagnetic material should be provided, which also faces the body Magnetic flux and thus also the strengthening of the magnetic field takes place in the switch (11) according to the exemplary embodiment predominantly in the area of the switching element (9) which is not constantly connected
  • the switch is biased at its connections with the corresponding magnetic field strength by the magnetic field generated by the two permanent magnets arranged opposite to each other.
  • Two nose-like projections which are connected in a magnetically conductive manner to the permanent magnets, can be provided on the housing and come to rest on the outer surface of the cylinder when the proximity switch device is mounted on a cylinder.
  • a proximity switch device of the type described above operates as follows. Since on both sides of the switch the field strength of the magnetic field generated by the two permanent magnets has the opposite polarity but the same amount, the switch is not excited to switch.
  • Switching of the contacts can only be achieved if the switch is either moved closer to one or the other of the two permanent magnets, or if the magnetic field of one of the two permanent magnets is disturbed and the other permanent magnet gains influence. Will the one with the Piston provided ferromagnetic part moved in the working cylinder and thereby comes close to one of the permanent magnets, so the field lines take the path of smaller resistance (via the ferromagnetic part provided on the piston) and shift out of their earlier course. The magnetic field disturbance thus caused causes the contacts of the switch to switch. The shifting of the field lines causes an intensification of the magnetic field in the area of the contacts of the switch.
  • field plates can also be arranged in the proximity switch described.

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Abstract

Beschrieben wird eine berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung mit einem zwei miteinander in Kontakt bringbare Schaltglieder aufweisenden magnetfeldabhängigen Schalter zur Sensierung der relativen Annäherung bzw. Entfernung eines Körpers an den bzw. von dem Schalter. Es ist ein Permanentmagnet zur Erzeugung eines den Schalter betätigenden Magnet­feldes vorgesehen.
Gemäß Fig. 1 ist der Permanentmagnet (14) bezüglich des Schalters (11) ortsfest angeordnet. Der Permanent­magnet (14) und der Schalter (11) sind in einem gemein­samen Gehäuse, welches auf einem Arbeitszylinder (1) angeordnet ist, untergebracht. Als zur Betätigung des Schalters (11) dienender, wenigstens zum Teil aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehender Körper dient der Kolben des Arbeitszylinders 1. Der Schalter (11) ist mit dem Permanentmagenten (14) magne­tisch leitend verbunden. Beim Vorbeiführen des Kolbens am Schalter (11) und dem Permanentmagneten (14) wird der Magnetfluß im Schalter (11) verstärkt, wodurch die Schaltglieder (9, 12) des Schalters (11) miteinander in Kontakt gebracht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE-OS 29 17 232 ist eine Näherungsschalteinrich­tung bekannt, die aus einem Reed-Kontaktelement besteht, dessen als Kontaktzungen ausgebildete Schaltglieder mittels des Magnetfeldes eines relativ dazu bewegbaren Permanentmagneten miteinander in Kontakt bringbar sind. Diese bekannte Näherungsschalteinrichtung ist auf dem Mantel eines Arbeitszylinders angeordnet. Zur Betätigung des Reed-Kontaktelementes dient ein am Kolben des Arbeitszylinders befestigter Permanentmagnet. Nähert sich der mit dem Permanentmagneten versehene Kolben dem Reed-Kontaktelement, so gelangen die Schaltglieder des Reed-Kontaktelementes in den Bereich des Magnetfeldes des Permanentmagneten und werden durch die Magnetkraft in Kontakt miteinander gebracht.
  • Von Nachteil ist bei einer solchen Näherungsschaltein­richtung, insbesondere dann, wenn sie zum Erkennen der Kolbenposition eines Arbeitszylinders verwendet wird, daß zusätzlicher Raum für den Permanentmagneten ge­schaffen werden muß, was stets mit einer Veränderung der Bauteile, z. B. Kolben oder Kolbenstange verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und keine wesentlichen Änderungen an der das zu sensierende Bauteil aufweisenden Einrichtung erfordert.
  • Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angege­benen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Näherungsschalteinrichtung bietet insbesondere den Vorteil, sich in allen Einrichtungen, bei denen das Erreichen einer vorbestimmten Position eines bewegbar angeordneten Bauteiles erkannt oder als Schaltkriterium genutzt werden soll, einsetzen zu lassen, ohne Veränderungen an den Bauteilen der Einrichtungen vornehmen zu müssen. Dieser Vorteil wirkt sich insbeson­dere bei handelsüblichen Arbeitszylindern aus, die nachträglich mit einer Einrichtung zum Schalten von die Druckmittelbeaufschlagung des Arbeitszylinders steuernden Ventilen in Abhängigkeit von der Kolbenstellung versehen werden sollen.
  • Da der Kolben oder auch die Kolbenstange nicht mehr mit einem Permanentmagneten versehen werden muß, sind keinerlei Veränderungen an den im Zylinder liegenden Bauteilen vorzunehmen. Durch die Anordnung des Permanent­magneten außerhalb des Zylinderinnenraumes läßt sich durch Austauschen des Permanentmagneten oder durch die Anordnung mehrerer Permanentmagneten die Stärke des Magnetfeldes problemlos und schnell den jeweiligen Erfordernissen anpassen.
  • Die Näherungsschalteinrichtung läßt sich gemäß einer in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestal­tung der Erfindung an jedem Zylinder, unabhängig von dessen Durchmesser, befestigen, ohne daß unterschiedliche Halteeinrichtungen benutzt werden müssen. Dabei ist gewährleistet, daß der Permanentmagnet bzw. die Perma­nentmagneten der Näherungsschalteinrichtung stets die zur ordnungsgemäßen Funktion erforderliche gleiche vorbestimmbare Lage und den glëichen Abstand zur Mantel­fläche des Arbeitszylinders haben. Durch die Ausbildung der Halteeinrichtung als lösbar an einem Teil des Zylinders, z. B. einem Zuganker, befestigbaren Hebel, an dessen dem Zuganker abgewandten Ende die Näherungs­schalteinrichtung mittels einer Gelenkstelle um die parallel zur Längsachse des Zylinders verlaufende Längsachse der Näherungsschalteinrichtung drehbar gelagert ist, wird eine einfache und sichere Lageausrich­tung der Näherungsschalteinrichtung zum Zylindermantel und somit zu dem den ferromagnetischen Teil aufweisenden Kolben ermöglicht. Vorteilhafter Weise sind sowohl der mit einem am Zylinder angeordneten Lagerbolzen eine Gelenkstelle bildende Teil des Hebels als auch der mit einem am Gehäuse der Näherungsschalteinrichtung ange­ordneten Zapfen eine Gelenkstelle bildende Teil des Hebels maulartig ausgebildet, so daß eine einfache und schnelle Montage des Schalters auf dem Zylinder möglich ist. Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Arbeitszylinder mit einer aus einem Reed-Kontaktelement und einem Permanentmagneten bestehende Näherungsschalteinrichtung im Schnitt;
    • Fig. 2 einen Arbeitszylinder mit zwei Näherungsschalt­einrichtungen, wobei der Kolben des Arbeits­zylinders im Schnitt dargestellt ist;
    • Fig. 3 eine Näherungsschalteinrichtung, die mittels eines als Halteeinrichtung dienenden Hebels an einem Zuganker eines Arbeitszylinders befestigt ist und
    • Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Näherungsschalteinrichtung mit Halteeinrichtung.
  • In Fig. 1 ist ein Zylinder (1) mit einem Zylinderdeckel (2) dargestellt, wobei der Zylinderdeckel (2) über vier Zuganker (16) mit einem hier nicht gezeigten Zylinder­boden verbunden ist.
    An dem einen Zuganker (16) ist ein zum Zylinder (1) hin offenes Gehäuse (3) einer berührungslos arbeitenden Näherungsschalteinrichtung, welche einen magnetfeld­abhängigen Schalter (11) zur Sensierung der relativen Annäherung bzw. Entfernung eines Körpers an dem bzw. von dem Schalter enthält, mittels einer Klemmschraube (15) befestigt. Das Gehäuse (3) ist so zum Zylinder (1) angeordnet, daß es mit seinen dem Gehäuseinnenraum (8) begrenzenden Wänden auf dem Zylinder (1) aufsitzt.
  • Die Näherungsschalteinrichtung wird von dem in Gehäuse­innenraum (8) angeordneten als Reed-Kontaktelement ausgebildeten Schalter (11), welcher zwei als Schalt­glieder (9) und (12) dienende Kontaktzungen aufweist, sowie einem bezüglich des Schalters (11) ortsfest ebenfalls im Gehäuseinnenraum (8) angeordneten Permanent­magneten (14) gebildet. Der Permanentmagnet (14) dient zur Erzeugung ëines den Schalter (11) betätigenden Magnetfeldes. Das eine Schaltglied (9) ist über einen Anschlußdraht (5) mit dem Zylinder (1) verbunden, vor­zugsweise in der Art, daß der Anschlußdraht (5) zwischen Zylinder (1) und eine Wand des Gehäuses (3) geklemmt wird. Vom Anschlußdraht (5) zweigt ein weiterer Anschluß­draht (4) ab, der zu einem als Messerkontakt ausgebilde­ten Anschluß (6) für z. B. einen Stecker führt. Das andere Schaltglied (12) ist über einen Anschlußdraht (13) mit einem Pol, in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Pol "N" des Permanentmagneten (14) verbunden. Von demselben Pol des Permanentmagneten (14) führt ein Anschlußdraht (17) zu einem als Messerkontakt ausgebildeten weiteren Anschluß (10). Die beiden Anschlüsse (6) und (10) sind auf dem Gehäuse (3) angeordnet und mit einem Stecker (7) verbunden.
  • Fig. 2 zeigt einen Arbeitszylinder mit zwei Näherungs­schalteinrichtungen. Der besseren Ubersicht halber sind die den in Fig. 1 gezeigten Bauteilen gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In einem Zylinder (1), welcher an seinen Stirnseiten von einem Zylinderboden (20) und einem Zylinderdeckel (2), welche über hier nicht dargestellte Zuganker miteinander verbunden sind, verschlossen wird, ist ein Kolben abge­dichtet verschiebbar angeordnet. Der Kolben besteht aus einer Doppeltopfmanschette (22) und einem als Träger für die Doppeltopfmanschette (22) dienenden scheibenförmigen Körper (23) aus einem ferromagnetischen Werkstoff, z. B. einer Weicheisenscheibe. Der Kolben (22, 23) ist mittels einer Schraube (21) mit einer Kolbenstange (24) verbunden.
  • Auf dem zylinder (1) sind zwei als Reed-Kontaktelmente ausgebildete magnetfeldabhängige Schalter (11, 19) und hier nicht dargestellten Permanentmagneten enthaltende Näherungsschalteinrichtungen (3, 11) und (17, 19) ange­ordnet. Jede der beiden Näherungsschalteinrichtungen (3, 11) und (17, 19) ist mit einem Anschluß (7) bzw. (18) versehen. Die Anschlüsse (7, 18) sind mit hier nicht dargestellten Magnetventileinrichtungen zum Steuern der Druckmittelbeaufschlagung für die Druckmittelkammern (25) und (26) des Arbeitszylinders (1) verbunden. Die Schalter (11, 17) sind in einen Stromkreis geschaltet, welcher eine Spannungsquelle mit den Magnetventilein­richtungen verbindet.
  • Die Funktion der Näherungsschalteinrichtung wird nach­stehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert.
  • Es wird angenommen, daß der Kolben (22, 23) des Arbeitszylinders (1) sich in der Mittelstellung und die Schaltglieder (9, 12) der Schalter (11, 19) sich in einer Stellung befinden, in der sie sich nicht im Kontakt miteinander befinden, wie in Fig. 1 dargestellt. Mittels des den Permanentmagneten (14) mit dem einen Schaltglied (12) des Schalters (11) verbindenden Anschlußdrahtes (13) wird der Magnetfluß des Permanentmagneten (14) durch den Schalter (11) geleitet. Der Mangnetfluß erfolgt vom Pol "N" des Permanentmagneten (14) über den Anschlußdraht (13), die beiden Schaltglieder (12, 9) und den Anschluß­draht (5) zum Pol "S" des Permanentmagneten (14). Da der Luftspalt zwischen dem Anschlußdraht (5) und dem Pol "S" des Permanentmagneten (14) (Luftspalt zwischen dem Pol "N" und dem Pol "S") groß ist, ist der Magnetfluß im Schalter (11) relativ schwach, so daß die Magnetkraft nicht ausreicht, um die beiden Schaltglieder (12, 9) aufeinander zuzubewegen und den Kontakt zwischën den beiden Schaltgliedern (12, 9) herzustellen.
  • Wird in die Druckmittelkammer (25) Druckmittel einge­steuert und der Kolben (22, 23) durch den sich in der Druckmittelkammer (25) aufbauenden Druck nach links, in Richtung auf die kolbenstangenseitige Druckmittelkammer (26) zu verschoben, gelangt der Kolben (22, 23) in den Bereich des Schalters (11). Durch die Weicheisenscheibe (23) des Kolbens (22, 23) verkleinert sich der Luftspalt. Der Magnetfluß im Schalter (11) wird verstärkt. Aufgrund des jetzt stärkeren Magnetfeldes im Bereich des Schalters (11) werden die Schaltglieder (9, 12) miteinander in Kontakt gebracht. Der Stromkreis ist jetzt geschlossen und die Magnetventileinrichtung bekommt einen Schalt­impuls. Die Magentventileinrichtung schaltet in der Weise um, daß die Druckmittelzufuhr zur Druckmittel­kammer (25) unterbrochen, die Druckmitelkammer entlüftet und die kolbenstangenseitige Druckmittelkammer (26) belüftet wird. Von dem sich in der kolbenstangen­seitigen Druckmittelkammer (26) aufbauenden Druck wird der Kolben (22, 23) nach rechts bewegt. Sobald der Kolben (22, 23) den Bereich des Schalters (11) verlassen hat, wird der Magnetfluß im Schalter (11) wieder schwächer und die Schaltglieder (9, 12) entfernen sich voneinander. Der Stromkreis, in welchem der Schalter (11) und die Magnetventileinrichtung liegen, ist jetzt unterbrochen. Gelangt der Kolben (22, 23) bei seiner weiteren Bewegung in Richtung auf die Druckmittelkammer (25) zu in den Bereich des Schalters (19) der zweiten Näherungsschalteinrichtung (17, 19), so wird der Magnetfluß im Schalter (19) der zweiten Näherungsschalt­einrichtung (17, 19) verstärkt und die Schaltglieder des Schalters (19) der zweiten Näherungsschalteinrichtung (17, 19) werden miteinander in Kontakt gebracht. Die Magnetventileinrichtung schaltet wiederum um, und zwar in der Weise, daß die Druckmittelzuführ zur kolben­stangenseitigen Druckmittelkammer (26) unterbrochen, die kolbenstangenseitige Druckmittelkammer (26) entlüftet und die der kolbenstangenseitigen Druckmittel­kammer (26) gegenüberliegende Druckmittelkammer (25) belüftet wird.
  • In Fig. 3 ist eine Näherungsschalteinrichtung dargestellt, die mittels eines als Halteeinrichtung dienenden Hebels an einem Zuganker eines Arbeitszylinders befestigt ist. Der besseren Ubersicht halber sind die den in Fig. 1 gezeigten Bauteilen gleichen Bauteile mit gleichen Bezügszeichen versehen.
  • Auf einem Zylinder (1) ist eine von einem Gehäuse, welches sich aus Gehäuseoberteil (7) und Gehäuseunterteil (3) zusammensetzt, umschlossene Näherungsschalteinrich­tung angeordnet. Das Gehäuseunterteil (3) weist auf seiner dem Zylinder (1) zugewandten Seite zwei parallel zueinander angeordnete nasenartige Vorsprünge (29, 28) auf, mit welchen des Gehäuse (3, 7) auf dem Zylinder (1) aufliegt. Das Gehäuseunterteil (3) besitzt an zwei einander gegenüberliegenden Seiten je einen parallel zur Längsachse des Zylinders (1) verlaufenden, sich nach außen erstreckenden Gelenkzapfen (30). Ein als Halte­einrichtung für die Näherungsschalteinrichtung dienender Hebel weist an seinem dem Gehäuse (3, 7) zugewandten Ende ein Lagerauge (32) auf, welches zur Aufnahme des freien Endbereiches des Lagerzapfens (30) dient. Der Lagerzapfen (30) und das Lagerauge (32) dienen als Gelenk, welches es ermöglicht, die Näherungsschaltein­richtung um ihre parallel zur Längsachse des Zylinders (1) verlaufenden Längsachse zu drehen. Der dem Gehäuse (3, 7) der Näherungsschalteinrichtung abgewandte Endbereich (34) des Hebels (33, 34) besitzt eine in diesem Ausführungsbeispiel maulartig ausgebildete Ausnehmung (35), welche einen von einem Zuganker (16) des Arbeitszylinders gebildeten Lagerbolzen teilweise umschließt. Der Zuganker (16) und drei weitere hier nicht dargestellte Zuganker dienen als Verbindung eines Zylinderdeckels (31) mit einem hier nicht gezeigten Zylinderboden, welche den Zylinder (1) an seinen Stirnseiten begrenzen. In den mit der maulartigen Ausnehmung (35) versehenen Teil (34) des Hebels (33,34) ist eine als Klemmeinrichtung dienende Schraube (36) eingedreht, die am Zuganker (16) zur Anlage kommt und so den Zuganker (16) und den Hebel (34,33) gegeneinander verspannt.
  • Die Montage der Näherungsschalteinrichtung erfolgt in der Weise, daß zuerst der Hebel (34, 33) mit sëinem mit dem Lagerauge (32) versehenen Ende (33) auf den Gelenkzapfen (30) des Gehäuseunterteils (3) der Näherungs­schalteinrichtung aufgesteckt und dann der jetzt mit der Näherungsschalteinrichtung gelenkig verbundene Hebel (34, 33) mit seiner maulartigen Ausnehmung (35) in den Zuganker (16) eingehängt wird. Anschließend wird das Gehäuse (7, 3) der Näherungsschalteinrichtung so zum Zylinder (1) ausgerichtet, daß es mit seinen nasen­artigen Vorsprüngen (28, 29) auf dem Zylinder (1) auf­liegt. Durch Eindrehen der Schraube (36) in den die maulartige Ausnehmung (35) aufweisenden Teil (34) des Hebels (33, 34) und zur Anlage bringen der Schraube (36) am Zuganker (16) werden der mit der Näherungs­schalteinrichtung verbundene Hebel (34, 33) und der Zuganker (16) drehfest miteinander verbunden.
    Wird für die Näherungsschalteinrichtung eine andere Position gewünscht, so wird die Schraube (36) gelöst und der mit der Näherungsschalteinrichtung verbundene Hebel (34, 33) auf dem Zuganker (16) in Richtung der Längs­achse des Zylinders (1) verschoben.
    Dadurch, daß der als Halteeinrichtung für die Näherungs­schalteinrichtung dienende Hebel (34, 33) mittels eines ersten Gelenks (30, 32) gelenkig mit der Näherungsschalt­einrichtung und mittels eines zweiten Gelenks, welches in diesem Ausführungsbeispiel vom Zuganker (16) und der maulartigen Ausnehmung (35) des Teiles (34) des Hebels (33, 34) gebildet wird, gelenkig mit dem Zylinder (1) bzw. mit einem am Zylinder angeordneten Teil, wie z. B. dem Zuganker (16), gelenkig verbunden ist, läßt sich die Näherungsschalteinrichtung an jedem Arbeitszylinder befestigen, ohne daß Veränderungen an der Näherungsschalt­einrichtung oder an der Halteeinrichtung vorgenommen werden müssen. Unabhängig davon, welchen Durchmesser der jeweilige Zylinder aufweist, nimmt die Näherungsschalt­ einrichtung stets die gleiche zu ihrer Funktion erforderliche Lage zum Zylinder und zu dem mit dem ferromagnetischen Teil versehenen Kolben ein. Der mit dem Gehäuse (3, 7) der Näherungsschalteinrichtung gelenkig verbundene Teil (33) des Hebels (33, 34) kann zwecks Montagevereinfachung anstelle des Lagerauges (32) ebenfalls eine maulartige Ausnehmung aufweisen.
  • Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 3 darge­stellte Halteeinrichtung für die Näherungsschaltein­richtung. Der besseren Übersicht halber sind die den in Fig. 3 gezeigten Bauteilen gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    Die Halteeinrichtung gemäß Fig. 4 besteht aus einem mit einem quer zur Längsachse eines Zugankers (16) verlau­fenden Schlitz (42) versehenen Hebel (38, 39). Die durch den Schlitz (42) gebildeten beiden parallel zueinander verlaufenden Arme (38, 39) des Hebels (38, 39) sind im Bereich der Näherungsschalteinrichtung schmaler ausge­bildet als im Bereich des den Zuganker (16) umgreifenden Teiles des Hebels (38, 39) und bilden so einen gabel­artigen Teil, an dessen freiem Endbereich Ausnehmungen zur Aufnahme von am Gehäuse (7, 3) der Näherungsschalt­einrichtung angeordneten Lagerzapfen vorgesehen sind. Das so gebildete Gelenk zwischen dem Gehäuse (7, 3) der Näherungsschalteinrichtung und der Halteeinrichtung (38, 39) ermöglicht ein Verdrehen der Näherungsschalt­einrichtung relativ zur Halteeinrichtung (38, 39) um eine parallel zur Längsachse des Zylinders verlaufende Achse des Gehäuses (7, 3). Der dem Gehäuse (7, 3) der Näherungsschalteinrichtung abgewandte Endbereich (40) des zweiarmigen Hebels (38, 39) weist wie auch der in Fig. 3 dargestellte Hebel eine maulartige Ausnehmung auf, welche den Zuganker (16) teilweise umschließt. Zwecks Verspannens des Hebels (38, 39, 40) mit dem Zuganker (16) sind in den die maulartige Ausnehmung aufweisenden Teil des Hebels (40) zwei Schrauben (41, 36) eingedreht. Im gabelartig ausgebildeten Teil des Hebels (38, 39) ist eine teilweise mit Gewinde (43) versehene Bohrung (37) vorgesehen, in welche eine Schraube (44) eingedreht ist. Mittels der Schraube (44) lassen sich die beiden Arme des Hebels (38, 39) aufeinander zu bewegen, so daß sich zwischen den Armen des Hebels (38, 39) und dem Gehäuse (7, 3) der Näherungsschalteinrichtung eine Klemmverbin­dung erzielen läßt. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Halteeinrichtung so auszubilden, daß sie in Richtung quer zur Längsachse des Zylinders verstellbar ist.
  • Der Einsatz der im vorstehenden beschriebenen Näherungs­schalteinrichtung ist selbstverständlich nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Näherungsschaltein­richtung ist überall dort einsetzbar, wo die Position eines von zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen erfaßt und z. B. als Schaltkriterium benutzt werden soll. Wesentlich für eine gute Funktion der im vorstehenden beschriebenen Näherungsschalteinrichtung ist, daß der aus dem ferromagnetischen Werkstoff bestehende Teil des Körpers (im Ausführungsbeispiel Teil '23' des Kolbens "22, 23') so ausgebildet und so geführt ist, daß er das von dem Permanentmagneten ausgeübte und auf den Schalter einwirkende Magnetfeld verstärken kann, wenn sich der Körper in der Nähe des Schalters befindet. Dies bedeutet, daß der nicht mit einem Schaltglied verbundene eine Pol des Permanentmagneten dem am Permanentmagneten vorbei­zuführenden Körper zugewandt sein muß und an dem nicht ständig mit dem anderen Pol des Permanentmagneten verbundenen Schaltglied ein Leiter aus einem ferro­magnetischen Werkstoff vorgesehen werden sollte, der ebenfalls dem Körper zugewandt ist. Die Verstärkung des Magnetflusses und somit auch die Verstärkung des Magnetfeldes erfolgt beim Schalter (11) gemäß dem Ausführungsbeispiel überwiegend im Bereich des Schaltgliedes (9), welches nicht ständig mit einem Pol des Permanentmagneten verbunden ist.
  • Denkbar ist es auch, zwei parallel und in einem vorbe­stimmbaren Abstand zueinander angeordnete Permanent­magneten vorzusehen, zwischen denen der Schalter (51) gelegen ist, derart, daß sich seine Schaltglieder in einem Bereich des von den beiden Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes befinden dessen Feldstärke gleich oder annähern Null ist. Der Schalter ist über Anschluß­drähte mit zugehörigen Messerkontakten verbunden.
  • Durch das von den beiden gegenpolig zueinander angeord­neten Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld wird der Schalter an seinen Anschlüssen mit der entsprechenden magnetischen Feldstärke vorgespannt. Am Gehäuse können zwei mit den Permanentmagneten magnetisch leitend verbundene nasenartige Vorsprünge vorgesehen werden, welche bei der Montage der Näherungsschalteinrichtung auf einem Zylinder an der Mantelfläche des Zylinders zur Anlage kommen. Eine Näherungsschalt­einrichtung der im vorstehenden beschriebenen Art arbeitet wie folgt. Da an beiden Seiten des Schalters die Feldstärke des von den beiden Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes zwar gegenpolig aber dem Betrag nach gleich ist, wird der Schalter nicht zum Schalten erregt. Ein Schalten der Kontakte kann nur erreicht werden, wenn der Schalter entweder näher zu dem einen oder zu dem anderen der beiden Permanentmagneten hin bewegt wird, oder wenn das Magnetfeld eines der beiden Permanentmagneten gestört wird und der andere Permanent­magnet an Einfluß gewinnt. Wird der mit dem ferromagnetischen Teil versehene Kolben im Arbeits­zylinder verschoben und gelangt dabei in die Nähe eines der Permanentmagneten, so nehmen die Feldlinien den Weg des kleineren Widerstandes (über das am Kolben vorgesehene ferromagnetische Teil) und verlagern sich aus ihrem früheren Verlauf heraus. Die so hervorgerufene Störung des Magnetfeldes bewirkt ein Schalten der Kontakte des Schalters. Das Verlagern der Feldlinien bewirkt ein Verstärken des Magnetfeldes im Bereich der Kontakte des Schalters.
  • Anstelle eines Reed-Kontaktelementes können in der be­schriebenen Näherungsschalteinrichtung auch Feldplatten angeordnet werden.

Claims (15)

1. Berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung mit einem magnetfeldabhängigen Schalter zur Sensie­rung der relativen Annäherung bzw. Entfernung eines Körpers an den bzw. von dem Schalter und einem Permanentmagneten zur Erzeugung eines den Schalter betätigënden Magnetfeldes, insbesondere für einen Arbeitszylinder,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der Permanentmagnet (14) ist ortsfest bezüglich des Schalters (11) angeordnet;
b) der Körper (22, 23) besteht wenigstens zum Teil aus einem ferromagnetischen Werkstoff;
c) der Körper (22, 23) ist so ausgebildet und so geführt, daß der aus dem ferromagnetischen Werkstoff bestehende Teil (23) des Körpers (22, 23) zur Verstärkung des von dem Permanent­magnet (14) ausgeübten und auf den Schalter (11) einwirkenden Magnetfeldes dient, wenn sich der Körper (22, 23) in der Nähe des Schalters (11) befindet.
2. Näherungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (14) zwei durch Magnetkraft miteinander in Kontakt bringbare Schalt­glieder (12, 9) aufweist.
3. Näherungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekenn­zeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der eine Pol des Permanentmagneten (14) ist mit dem einen Schaltglied (12) magnetisch leitend verbunden;
b) der Permanentmagnet (14) ist derart zu dem an der Näherungsschalteinrichtung vorbeizuführenden Körper (22, 23) angeordnet, daß sein anderer Pol diesem Körper (22, 23) zugewandt ist;
c) das andere Schaltglied (9) weist einen aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Leiter (5) auf, welcher so angeordnet ist, daß er dem an der Näherungsschalteinrichtung vorbeizu­führenden Körper (22, 23) zugewandt ist.
4. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (9, 12) und der Permanentmagnet (14) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
5. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (9, 12) Bestandteil eines Reed-Kontakt­elementes (11) sind.
6. Berührungslos arbeitende Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, für einen Arbeitszylinder, der einen wenigstens eine Druckmittelkammer begrenzenden Kolben aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Auf dem Umfang des Arbeitszylinders (1) ist wenigstens eine Näherungsschalteinrichtung ange­ordnet;
b) wenigstens ein Teil des Kolbens (22, 23) oder/und ein mit dem Kolben (22, 23) verbundenes Teil besteht aus einem ferromagnetischen Werk­stoff und dient zur Betätigung der Näherungs­schalteinrichtung.
7. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, für einen Arbeitszylinder mit einem Kolben, welcher den Arbeitszylinder in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer (26) und eine der kolbenstangenseitigen Druckmittelkammer (26) gegenüber auf der anderen Seite liegende zweite Druckmittelkammer (25) unterteilt,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Auf dem Umfang des Arbeitszylinders ist wenigstens eine Näherungsschalteinrichtung angeordnet;
b) im oder am Kolben (22, 23) ist ein aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehender Körper (23) zur Betätigung der Näherungsschalteinrich­tung angeordnet.
8. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Es sind zwei Permanentmagneten vorgesehen, die parallel und in einem vorbestimmbaren Abstand zueinander angeordnet sind;
b) der Schalter ist zwischen den beiden Permanent­magneten angeordnet, derart, daß er mit seinen Kontakten in einem Bereich des von den beiden Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes liegt, in welchem die Feldstärke gleich oder annähernd Null ist.
9. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Näherungsschalteinrichtung eine Halteein­ richtung zur Befestigung der Näherungsschalteinrich­tung am Zylinder vorgesehen ist, welche derart ausgebildet und derart an der Näherungsschaltein­richtung angeordnet ist, daß unabhängig vom Durch­messer des Zylinders der Permanentmagnet immer den gleichen Abstand zur Mantelfläche des Zylinders hat bzw. haben.
10. Näherungsschalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteeinrichtung wenigstens ein Hebel (33, 34) dient, der einerseits mittels eines Gelenks (30, 32) gelenkig mit der Näherungs­schalteinrichtung verbunden und andererseits an einem Teil des Zylinders lösbar befestigt ist.
11. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung in Richtung der Längsachse des Zylinders verstellbar am Zylinder angeordnet ist.
12. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung in Richtung quer zur Längsachse des Zylinders (1) verstellbar am Zylinder (1) ange­ordnet ist.
13. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der Hebel ist mit seinem einen Ende mittels eines Gelenks (30, 32) mit der Näherungsschalteinrich­tung (3, 7) verbunden, derart, daß die Näherungsschalteinrichtung um ihre parallel zur Längsachse des Zylinders (1) verlaufende Achse relativ zum Hebel (33, 34) verdrehbar ist;
b) der Hebel (33, 34) ist mit seinem anderen Ende auf einem am Zylinder (1) angeordneten Lager­bolzen (16) dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Zylinders (1) verläuft, ge­lagert;
c) an dem mit dem Lagerbolzen (16) verbundenen Ende des Hebels (33, 34) ist eine Klemmeinrich­tung (36) zum Festsetzen des Hebels (33, 34) auf dem Lagerbolzen (16) vorgesehen.
14. Näherungsschalteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei Stirnwände des Zylinders (1) miteinander verbindender Zuganker (16) als Lagerbolzen dient.
15. Näherungsschalteinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Teil der Näherungsschalteinrich­tung das Gelenk bildende Endbereich des Hebels eine maulartige Ausnehmung zur Aufnahme eines an der Näherungsschalteinrichtung angeordneten Gelenk­zapfens aufweist.
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