EP2645400B1 - Relais mit zwangsgeführten Kontakten - Google Patents
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- EP2645400B1 EP2645400B1 EP20130161308 EP13161308A EP2645400B1 EP 2645400 B1 EP2645400 B1 EP 2645400B1 EP 20130161308 EP20130161308 EP 20130161308 EP 13161308 A EP13161308 A EP 13161308A EP 2645400 B1 EP2645400 B1 EP 2645400B1
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- movable
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/64—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
- H01H50/641—Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact intermediate part performing a rectilinear movement
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/54—Contact arrangements
- H01H50/60—Contact arrangements moving contact being rigidly combined with movable part of magnetic circuit
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H50/00—Details of electromagnetic relays
- H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
- H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
- H01H50/24—Parts rotatable or rockable outside coil
Definitions
- the invention relates to a relay with positively driven contacts, which has at least one opener and at least one closer.
- safety relays Relays with positively driven contacts, which are also colloquially called safety relays, are mainly used in safety-related applications for switching electrical loads.
- Such safety relays have at least one opener and at least one closer and an actuator, which prevents the opener and closer can be closed simultaneously.
- Such a safety relay is for example from the DE 198 47 831 C2 known.
- the known safety relay has a base body, which defines a ground plane, arranged on the body magnet system with coil, core and armature and at least one NO contact spring pair and at least one NC contact spring pair.
- the contact spring pairs are arranged perpendicular to the ground plane and are actuated by an actuating slide, in a direction parallel to the ground plane.
- a safety relay which comprises a magnet system with coil, core and yoke, wherein the armature extends transversely to the coil longitudinal axis and drives an actuator of the relay switch, which extends parallel to the coil longitudinal axis.
- the safety relay has an H-armature whose longitudinal axis is arranged approximately parallel to the longitudinal axis of a drive coil. Furthermore, a plurality of positively driven contact spring sets are provided, which are mutually sauceachte and can be operated by a common actuator. All contact spring sets are spatially separated from the H anchor and above the H anchor.
- DE3336872 A1 discloses a relay according to the preamble of claim 1.
- the invention is based on the object to provide a relay with positively driven contacts, which allows a more compact, simpler and thus more cost-effective design than the known relay.
- a core idea of the invention can be seen in that the armature of the magnet system acts as a spring contact carrier.
- a relay with positively driven contacts which has at least one opener and at least one closer.
- the opener has a movable Normally closed contact element and a normally closed solid contact element, while the closer comprises a movable closer contact element and a closer fixed contact element.
- the relay further includes a magnet system having a coil, a core and an armature.
- an actuator is provided which is movable perpendicular to the longitudinal axis of the coil.
- the movable NC contact element is secured to the armature.
- the anchor thus also serves as a contact element carrier.
- the longitudinal axis of the armature extends in a switching state substantially parallel to the longitudinal axis of the coil.
- the movable closer contact element extends at least in sections parallel to the longitudinal axis of the coil.
- the freely movable end of the movable NC contact element and the free end of the movable NO contact element are coupled to the actuator.
- a compact and robust construction can be achieved in that the movable NC contact element is attached directly to the armature and extends along the longitudinal axis of the armature.
- the movable NC contact element extends at least in sections parallel to the longitudinal axis of the armature and protrudes beyond this.
- Fixed contact element is to be understood as a fixed contact element in contrast to the movable contact element.
- Switching state is understood to be a state of the relay in which the armature is either tightened or not energized, ie in which the coil is current-carrying or de-energized.
- the maximum angle included by the longitudinal axis of the armature and the longitudinal axis of the coil is preferably 10 °.
- the angle subtended by the longitudinal axis of the anchor and the longitudinal axis of the coil is 0 ° or nearly 0 °.
- the movable NC contact element and the movable NO contact element each have a contact spring.
- the movable NC contact element is designed as a return spring for the armature.
- the coil between the movable NC contact element and the movable closer contact element and the actuator is arranged laterally one end of the coil. In this way, a height of the relay can be achieved, which is essentially defined by the length of the actuator.
- a compact design can also be achieved in that the movable NC contact element is attached to the opposite end of the free movable end of the core.
- the movable NC contact element is riveted to the armature and the core.
- a base body which has a first receiving area in which the magnet system is at least partially disposed, a second receiving area in which the shutter is at least partially disposed and a third receiving area in which the actuator is at least partially arranged.
- the main body is constructed of dielectric material, preferably plastic.
- the base body has at least a fourth receiving area, in which the opener fixed contact element is at least partially arranged.
- a bottom plate may also be called the end plate.
- the opener is assigned to a signaling circuit and the closer to a load circuit.
- the signaling circuit may be a diagnostic circuit, which signals whether the closer is open or closed.
- the anchor is designed as a hinged armature.
- a compact and simple construction of the relay is also made possible in that advantageously the magnet system has a yoke and the core has a projection have, which act on current-carrying coil as a support for the anchor.
- Fig. 1 In the exploded view to Fig. 1 are the items of an exemplary safety relay 5, ie a relay with positive-guided contacts shown. The items are now - explained from top to bottom.
- the exemplary safety relay 5 has a cap 10 and a diagnostic fixed contact carrier 20, which is part of a diagnostic contact designed as an opener.
- the exemplary diagnostic hard-contact carrier 20 has an elongate diagnostic pin 25 with a rectangular cross-section, to which a contact attachment section 28, which extends perpendicularly to the connection pin 25, connects via a connecting section 24.
- the connection portion 24, the upper portion of the diagnostic connector pin 25 and the Contact mounting areas 28 define a substantially rectangular mounting or holding portion 23.
- a diagnostic solid contact piece 27 may be attached to the contact mounting area 28. Diagnostic fixed contact piece 27 and diagnostic fixed contact carrier 20 form a normally closed contact element.
- the safety relay 5 an actuator 30.
- the exemplary actuator 30 has a rectangular base portion 32, on one side of which a head portion 35 is formed which is adapted to engage a diagnostic contact spring 40.
- a recess 36 is provided, in which a load-contact spring 150 can engage. This is an exemplary way to forcibly force diagnostic contact spring 40 and load contact spring 150 by means of actuator 30.
- the diagnostic contact spring 40 has a substantially planar and rectangular base portion 41 which can be attached, for example riveted, to an anchor 50. At one end of the base portion 41 is followed by a substantially rectangular shaped remindstellfeder Society 47.
- the other, freely movable end of the diagnostic contact spring 40 is formed by two parallel, tongue-shaped projections 42.
- the projections 42 lie in a plane which is parallel but below the plane in which the base portion 41 lies.
- a spring contact piece 44 and 46 is mounted at each projection 42.
- the two tongue-like projections 42 can in corresponding recesses of the head part 35th of the actuator 30 are introduced. Diagnostic contact spring 40 and spring contact pieces 44 and 46 together form a movable NC contact element which forms an opener of the safety relay 5 with the diagnosis fixed contact element.
- the armature 50 is formed for example as a hinged armature and has a rectangular support portion 52 on which the base portion 41 of the diagnostic contact spring 40 can be attached.
- the hinged armature 50 has a front region 54, which is thinner in cross section than the carrier region 52. In this way, a clearance is created between the base portion 41 of the diagnostic contact spring 40 and the hinged armature 50, which allows a free movement of the freely movable end 42 of the diagnostic contact spring 40.
- the safety relay 5 includes a magnet system, which in addition to the armature 50, preferably an L-shaped yoke 60, a bobbin 70, a coil 80 and a core 90 has.
- the core 90 may have at one end a T-shaped bearing surface 92 in which on opposite sides in each case a shoulder 93 is formed for engagement with a base 120.
- the coil 80 can be pushed onto the bobbin 70 or wound up.
- the bobbin 70 has a flange 72 and a flange 74, which prevent the coil 80 from slipping from the bobbin 70. Will the Spool 80 pushed onto the bobbin 70, one of the two flanges 72 or 74 can be attached only to the bobbin 70 after the coil 80 has been pushed onto the bobbin 70.
- the core 90 can be pushed into the bobbin 70 until the support surface 92 rests against the flange 72 of the bobbin 70.
- the core 90 then partially protrudes on the side of the flange 74, so that the L-shaped yoke 60, which has a corresponding opening 62, can be pushed onto the end of the core 90, as in the assembled state in Fig. 3 is shown.
- the yoke 60 further includes a support surface 64 which is parallel to the longitudinal axis of the coil 80 and can be aligned with the top of the support surface 92 of the core 90.
- a diagnostic pin 110 is connected to the diagnostic contact spring 40 via the L-shaped yoke 60.
- a shoulder 63 is further formed on opposite sides.
- the flange 74 of the bobbin 70 has a pivot bearing 76 into which a leg of an L-shaped pivot pin 79 can be inserted.
- the other leg of the pivot pin 79 can be inserted into a holding block 71.
- the holding block 71 has two bores 77 and 78, through which a respective coil connecting pin 102 or 100 can be performed.
- the safety relay 5 also has a base 120, which has the function of an insulating body.
- the base 120 which is also referred to as the base body, is constructed of dielectric material, preferably plastic.
- the base 120 has a short side wall 121 and a side wall 121 opposite short side wall 122.
- the base 120 has two side sections 123a and 123b which are separated by a recess and which form a long side wall 123.
- the side wall 123 is opposite a long side wall 124.
- the narrow upper edge of the side walls 123 and 124 respectively forms a support surface 129, which extends to the short side wall 121 out. In the assembled state, the shoulders 93 of the core 90 rest on the contact surfaces 129, as shown in FIG Fig. 2 is shown.
- the base 120 has a separating surface 125, which is laterally bounded by the side portions 123 a and 123 b, the short side wall 121, the long side wall 124 and a partition wall 126.
- the partition wall 126 is perpendicular to the separation surface 125.
- a first receiving area or a first chamber 130 is defined, in which in the mounted state, the magnet system is at least partially disposed.
- the narrow upper edge of the side portion 123a and the narrow upper edge of the long side wall 124 respectively form a bearing surface 123c which extends toward the partition wall 126.
- the shoulders 63 of the yoke 60 rest on the support surfaces 123c, as shown in FIG Fig. 2 is shown.
- the base 120 has a second receiving region 131, which lies below the separating surface 125 and only in Fig. 3 is visible.
- the second receiving area 131 extends substantially from the short side wall 121 to the partition wall 126, but not in the second Receiving area 131 protrudes.
- the parting surface 125, the short side wall 121, the long side wall 124, and a wall portion 128 extending downward perpendicularly from the parting surface 125 define the second receiving part 131 which is open to the short side wall 122 and the bottom.
- the base 120 has a third receiving region 132, which runs perpendicular to the first receiving region 130 and to the second receiving region 131.
- the third receiving region 132 serves to receive or guide the actuator 30.
- the third receiving region 132 is bounded by the side section 123a, in sections by the long side wall 124, the dividing wall 126 and by a partition wall 127 running parallel to the short side wall 122.
- the base 120 advantageously has a fourth receiving areas 133 and a fifth receiving area 134, which run parallel to the third receiving area 132 and in the mounted state receive the holding area 23 and the diagnostic connecting pin 25 of the diagnosis fixed contact carrier 20.
- the fifth receiving area 134 is formed in a corner of the base 120 and is bounded by the side portion 123 a and the side wall 122.
- the receiving area 134 is dimensioned so that the diagnostic pin 25 can be inserted therethrough.
- the fourth receiving area 133 is essentially bounded by the short side wall 122, the dividing wall 127 and by a portion of the long side wall 124.
- the cross section of the receiving region 133 is preferably slot-shaped.
- the relay 5 further includes a load spring carrier 140 having a substantially rectangular base 142th
- the load spring carrier 140 serves as a carrier of a load-contact spring 150.
- the load-contact spring 150 has a rectangular support portion 155 which is attached to the underside of the base 142 of the load-spring support 140, for example riveted.
- the support portion 155 is adjoined by a transition portion 156, which forms an obtuse angle with the support portion 155.
- the transition section 156 is adjoined by a contact receiving area 157, which in turn forms an obtuse angle with the transition area 156.
- the contact receiving area 157 is thus in a plane which is parallel to and above the plane in which the support portion 155 is located.
- the contact receiving portion 157 merges into a tongue-shaped projection 158, which is inserted in the slot 36 of the actuator 30 during assembly of the relay 5.
- an example circular contact piece 160 can be attached.
- the load spring carrier 140, the load contact spring 150 and the spring contact piece 160 form a movable closer contact element.
- the relay 5 is a load fixed contact carrier 180 which has an approximately rectangular base 182 on which an example circular load contact piece 190 can be attached.
- a load pin 184 is formed, which is for example L-shaped.
- the L-shaped connecting pin 184 has a leg extending parallel to the base 182 and a leg extending perpendicular to the base 182, which forms the actual connecting pin.
- the load spring carrier 140, the load contact spring 150, and the load fixed contact carrier 180 are at least partially housed in the second receiving portion 131 of the base 120 in the assembled state, as shown in FIG Fig. 3 is shown.
- the load fixed contact carrier 180 and the fixed contact piece 190 form a closer fixed contact element. Closer fixed contact element and movable closer contact element together form the closer of the relay. 5
- a closure plate 170 is provided, which covers the base 120 at least partially on the bottom side.
- the end plate 170 has a stop 172 which defines the holding block 71.
- a support wall 174 is integrally formed on the end plate 170, which laterally supports the load fixed contact carrier 180 and the load contact spring 150.
- Fig. 2 is an isometric view of the assembled safety relay 5, the items in Fig. 1 are shown, with the cap 10 is removed.
- the pedestal 120 is shown with the short side wall 121 and the side portions 123a and 123b forming the long side wall 123.
- the long side wall 124 is only slightly visible.
- the engaging in the bearing 79 and the holding block 71 pivot pin 79 is shown.
- the holding block 71 is pivoted and held in position by the stopper 72 and the side portion 123b.
- the coil pins 100 and 102 are held in position by the retaining block 71.
- the diagnostic pin 25 of the diagnostic hard-contact carrier 20 and the diagnostic pin 110 protrude from the underside of the end plate.
- the load pin 145 of the load spring contact carrier 140 and the load pin 184 of the load fixed contact carrier 180 protrude.
- the magnet system of which the solenoid 80, the L-shaped yoke 60 with the support surface 64, the bearing 76 of the bobbin, the T-shaped support surface 92 of the core 90 and the hinged armature 50 can be seen together with that on the hinged armature 50th fixed diagnostic contact spring at least partially positioned in the first receiving area 130.
- the shoulders 93 of the core 90 are supported on the bearing surfaces 129 of the side walls 123 and 124.
- the shoulders 63 of the yoke 60 abut on the bearing surfaces 123 c of the side portion 123 a and the side wall 124, whereby the magnet system is held in the receiving area 130.
- the return spring region 47 of the diagnosis contact spring 40 is fastened to the rear side of the T-shaped support surface 92 of the core 90 facing the side wall 121.
- the side wall 121 facing the end of the hinged armature 50 is mounted on top of the T-shaped support surface 92.
- the contact spring 40 by means of the sudstellfeder Anlagens 47 ensures that the hinged armature 50 is raised, so that forms a working air gap between the support surface 64 of the yoke 60 and the projection 54 of the hinged armature 50.
- the receiving chamber 134 In the left corner of the base 120 is the receiving chamber 134, through which the diagnostic pin 25 is guided.
- the receiving area 134 positions and holds together with the receiving area 133 (in FIG Fig. 2 not to be seen) the diagnosis fixed contact carrier 20.
- the diagnosis connection pin 25 is adjoined by the connecting section 24, which is supported at the upper edge of the receiving region 134.
- the connecting portion 24 merges with the contact fixing portion 28 where the fixed contact piece 27 (in FIG Fig. 2 not visible) is attached.
- the receiving head 35 of the actuator 30 has recesses or holding portions, which are the freely movable projections 42 of the diagnostic contact spring 40th take. On the projections 42, the spring contact piece 44 and 46 are fixed, wherein only the spring contact piece 44 can be seen.
- the raised hinged armature 50 presses the spring contact pieces 44 and 46 against the fixed contact 27 secured to the contact mounting portion 28 so that the diagnostic contact is closed. As a result, the diagnostic contact operates as a normally closed contact.
- a non-illustrated control circuit can be connected to the coil pins 100 and 102, which supplies the coil excitation current.
- an unillustrated diagnostic or signaling circuit can be connected, which signals whether the load contact is properly opened or closed.
- a load circuit (not shown) can be connected.
- the base 120 is at least partially closed on the bottom side with the bottom plate 170.
- Fig. 3 shows a longitudinal section along the line AB of in Fig. 2 shown safety relay 5 with attached cap 10, where you look Fig. 2 must be imagined rotated by 150 ° clockwise.
- Fig. 3 shows the insulating 120, also known as base, whose first receiving portion 130, second receiving portion 131, third receiving portion 132 and fourth receiving portion 133 are shown.
- the first receiving area 130 becomes Among other things, the upper portion of the short side wall 121, bounded by the separating surface 125 and the partition wall 126.
- the second receiving portion 131 is formed by, among other things, the lower portion of the side wall 121, the end plate 170, and the separating surface 125. End plate 170 and separating surface 125 are parallel to each other.
- the receiving area 131 is open to the third receiving area 132.
- the third receiving area 132 is limited, among other things, by the end plate 170, the partition wall 126 and the partition wall 127.
- Parallel to the third receiving area 132 extends the fourth receiving area 133, which is bounded on the bottom side by a bottom part which connects the dividing wall 127 and the short side wall 122.
- the receiving areas 132 and 134 are perpendicular to the receiving areas 130 and 131.
- the magnet system is at least partially arranged.
- the magnet system comprises the coil 80, which is arranged on the bobbin 70 and is held in position by the flanges 72 and 74 of the bobbin 70.
- the core 90 is arranged, whose one end protrudes from the bobbin 70 and can extend to the partition wall 126. This end extends through the recess 62 of the yoke 60, which is disposed between the flange 74 and the partition 126.
- the bearing surface 64 of the yoke 60 extends above the coil 80 and extends substantially parallel to the coil axis.
- the core 90 has the T-shaped bearing surface 92 which abuts the flange 72 of the bobbin 70 and extends perpendicularly beyond the coil 90.
- the longitudinal axis of the Coil 80, the longitudinal axis of the bobbin 70 and the longitudinal axis of the core 90 are substantially parallel to the separation surface 125 of the base 120th
- the top of the support surface 64 of the yoke 60 and the top of the support surface 92 of the core 90 are each angled to the coil axis, so that the armature bearing surface 52 in all switching states a defined point of contact or an axis to the top of the support surface 64 of the yoke 60 and the top of Support surface 92 of the core 90 has.
- the hinged armature 50 is mounted with its one end on the support surface 92 of the core 90.
- the diagnostic contact spring 40 is riveted, for example in the region of the base portion 41.
- the remindstellfeder Society 47 of the diagnostic contact spring 40 begins at the rear, mounted on the support surface 92 end of the hinged armature 50.
- the return spring portion 47 of the diagnostic contact spring 40 is shaped such that a bias voltage is established, which holds the hinged armature 50 in the illustrated, lifted position with currentless coil 80. In this position, which is the rest position of the safety relay 5, is located between the projection 54 of the hinged armature 50 and the bearing surface 64 of the yoke 60, an air gap. In the region of the projection 54 of the hinged armature 50, the base portion 41 of the diagnostic contact spring 40 merges into a freely movable end, which is formed by the two tongue-shaped projections 42. As in Fig.
- a spring contact piece is mounted on one of the tongue-shaped projections in each case.
- Fig. 3 is only the spring contact piece 44 attached to the projection 42 visible.
- the projections 42 lie in a plane with the underside of the hinged armature 50.
- the projections 42 are gripped by the receiving head 35 of the actuator 30, which is movable in the third receiving portion 132 perpendicular to the coil axis.
- the actuator 30 extends to the second receiving area 131.
- the hinged armature 50 functions not only as a classic anchor, but also as a support for the diagnostic contact spring 40.
- the diagnostic contact spring acts on the one hand, in a classical manner as a contact spring and beyond as a return spring for the armature 50th As in Fig. 3
- a compact and robust construction can be achieved in that the movable diagnostic contact spring 40 is attached at least in sections directly to the hinged armature 50 and extends along the longitudinal axis of the armature 50.
- the movable diagnostic contact spring 40 extends at least in sections parallel to the longitudinal axis of the hinged armature 50, wherein the projection 42 protrudes beyond this.
- the diagnoser fixed contact carrier 20 belonging to the opener is held in the base 120 by means of the holding section 23 introduced into the fourth receiving region 133.
- the contact attachment portion 28 of the diagnostic solid contact carrier 20 is perpendicular to the holding portion 23 and parallel to the coil axis and extends to about to the partition 126.
- the fixed contact piece 27 is attached.
- the load contact of the safety relay 5, which is operated as a make contact is arranged.
- the load contact has the load spring carrier 140 with the base 142, on the underside of the support portion 155 of the load contact spring 150 is attached.
- the load spring contact carrier 140 is disposed in the left portion of the second accommodating portion 131.
- the positioning pin 142 positions the load spring support 140 within the socket 120.
- the support portion 155 and the base 142 are substantially parallel to the coil axis.
- Adjoining the carrier section 155 is the transition section 156, which in turn is adjoined by the contact receiving region 157 of the load contact spring 150.
- the contact receiving area 157 extends substantially parallel to the support portion 155, but has a greater distance to the end plate 170 in contrast to this.
- the load spring carrier 140 and the load contact spring 150 are held in position by the support wall 174 of the end plate 170.
- the spring contact piece 160 is mounted in the recess 159.
- Below the contact receiving area 157 of the base 182 having load fixed contact carrier 180 is arranged, on the upper side of the fixed contact piece 190 is mounted in the corresponding recess 183. Fixed contact 190 and spring contact piece 160 are aligned.
- the contact-receiving area 157 is followed by the tongue-shaped projection 158 which extends into the third receiving area 132 and through the slot 36 of the actuator 30 extends.
- the projection 158 and the contact receiving area 157 preferably run substantially parallel to the coil axis when the coil 80 is de-energized.
- the load contact arranged in the receiving region 131 is isolated from the overlying magnet system.
- the safety relay 5 Due to the special construction of the safety relay 5, in which the longitudinal axis of the coil 80, the longitudinal axis of the spool core 90, the longitudinal axis of the hinged armature 50, the longitudinal axis of the diagnostic contact spring 40, the longitudinal axis of the load contact spring 150, the longitudinal axis of the load spring carrier 140 and the longitudinal axis of the load-spring contact carrier 180 are substantially parallel to one another, a compact design with low overall height can be achieved. Characterized in that the magnet system between the diagnostic Maisfder 40 and the load-contact spring 150 and the actuator 30 is arranged laterally adjacent to the magnet system, a height can be achieved, which corresponds approximately to the length of the actuator 30.
- the operation of the safety relay 5 will be explained briefly below. Basically, the operation of a safety relay is known.
- a magnetic field which pulls the hinged armature 50 in the direction of the contact surface 64 and thus closes the magnetic circuit, builds up in a manner known per se.
- the movement of the hinged armature 50, the freely movable end 42 of the diagnostic contact spring 40 and thus the actuator 30 is moved toward the end plate 170.
- the spring contact pieces 44 and 46 and the fixed contact piece 27 are separated and the opener is opened.
- the longitudinal axis of the hinged armature and thus the longitudinal axis of the diagnostic contact spring 40 parallel or nearly parallel to the coil longitudinal axis.
- the actuator 30 also presses the contact receiving portion 157 of the load contact spring 150 toward the end plate 170, so that the spring contact piece 160 comes into contact with the fixed contact piece 190 of the load fixed contact carrier 180. As a result, the load contact and a load circuit connected to the load contacts 145 and 184 are closed.
- the compact design of the relay 5 results from the fact that In particular, the diagnostic contact spring 40, the coil 80, the armature 50 and the load contact spring 150 are sandwiched to each other.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Relais mit zwangsgeführten Kontakten, welches wenigstens einen Öffner und wenigstens einen Schließer aufweist.
- Relais mit zwangsgeführten Kontakten, welche umgangssprachlich auch Sicherheitsrelais genannt werden, werden vorwiegend in sicherheitsgerichteten Anwendungen zum Schalten elektrischer Lasten eingesetzt. Derartige Sicherheitsrelais weisen wenigstens einen Öffner und wenigstens einen Schließer sowie einen Betätiger auf, welcher verhindert, dass Öffner und Schließer gleichzeitig geschlossen werden können.
- Ein solches Sicherheitsrelais ist beispielsweise aus der
DE 198 47 831 C2 bekannt. Das bekannte Sicherheitsrelais weist einen Grundkörper, der eine Grundebene festlegt, ein auf dem Grundkörper angeordnetes Magnetsystem mit Spule, Kern und Anker und mindestens ein Schließer-Kontaktfederpaar und mindestens ein Öffner-Kontaktfederpaar auf. Die Kontaktfederpaare sind senkrecht zur Grundebene angeordnet und werden von einem Betätigungsschieber betätigt, und zwar in einer Richtung parallel zur Grundebene. - Mit der
DE 3600856 A1 ist ein Sicherheitsrelais bekannt, das ein Magnetsystem mit Spule, Kern und Joch aufweist, wobei sich der Anker quer zur Spulenlängsachse erstreckt und einen Betätiger der Relaisschalter antreibt, der sich parallel zur Spulenlängsachse erstreckt. - Da die Miniaturisierung auch in sicherheitsgerichteten Anwendungen, wie z. B. in sicherheitsgerichteten Automatisierungsanlagen Einzug genommen hat, sind Sicherheitsrelais mit kleinem Bauraum erstrebenswert.
- Aus der
DE 43 00 594 A1 ist ein Sicherheitsrelais bekannt, welches bei kleiner Leistungsaufnahme zu einer Miniaturisierung des gesamten Relais führen soll. Das Sicherheitsrelais weist einen H-Anker auf, dessen Längsachse etwa parallel zur Längsachse einer Antriebsspule angeordnet ist. Weiterhin sind mehrere zwangsgeführte Kontaktfedersätze vorgesehen, welche gegeneinander abgekammert sind und von einem gemeinsamen Betätiger betätigt werden können. Alle Kontaktfedersätze liegen räumlich getrennt vom H-Anker und oberhalb des H-Ankers. -
DE3336872 A1 offenbart ein Relais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Relais mit zwangsgeführten Kontakten zu schaffen, welches einen kompakteren, einfacheren und somit auch kostengünstigeren Aufbau als die bekannten Relais ermöglicht.
- Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass der Anker des Magnetsystems als Federkontaktträger fungiert.
- Das obengenannte technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Demnach ist ein Relais mit zwangsgeführten Kontakten vorgesehen, welches wenigstens einen Öffner und wenigstens einen Schließer aufweist. Der Öffner weist ein bewegbares Öffner-Kontaktelement und ein Öffner-Festkontaktelement auf, während der Schließer ein bewegbares Schließer-Kontaktelement und ein Schließer-Festkontaktelement aufweist. Das Relais enthält weiterhin ein Magnetsystem, welches eine Spule, einen Kern und einen Anker aufweist. Zudem ist ein Betätiger vorgesehen, der senkrecht zur Längsachse der Spule bewegbar ist. Das bewegbare Öffner-Kontaktelement ist am Anker befestigt. Der Anker dient somit auch als Kontaktelementträger. Die Längsachse des Ankers verläuft in einem Schaltzustand im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Spule. Das bewegbare Schließer-Kontaktelement verläuft wenigstens abschnittsweise parallel zur Längsachse der Spule. Das frei bewegliche Ende des bewegbaren Öffner-Kontaktelements und das frei bewegliche Ende des bewegbaren Schließer-Kontaktelements sind mit dem Betätiger gekoppelt.
- Eine kompakte und robuste Bauweise kann dadurch erreicht werden, dass das bewegbare Öffner-Kontaktelement unmittelbar am Anker befestigt ist und entlang der Längsachse des Ankers verläuft. Vorzugsweise verläuft das bewegbare Öffner-Kontaktelement zumindest abschnittsweise parallel zur Längsachse des Ankers und ragt über diesen hinaus.
- Mit Festkontaktelement ist ein im Unterschied zum bewegbaren Kontaktelement feststehendes Kontaktelement zu verstehen. Mit Schaltzustand ist ein Zustand des Relais zu verstehen, in welchem der Anker entweder angezogen oder nicht angezogen ist, d.h. in welchem die Spule stromdurchflossen oder stromlos ist.
- Der maximale Winkel, der von der Längsachse des Ankers und der Längsachse der Spule eingeschlossen wird, beträgt vorzugsweise 10°. Vorzugsweise im angezogenen Zustand des Ankers beträgt der Winkel, der von der Längsachse des Ankers und der Längsachse der Spule eingeschlossen wird, 0° oder nahezu 0°.
- Zweckmäßigerweise weisen das bewegbare Öffner-Kontaktelement und das bewegbare Schließer-Kontaktelement jeweils eine Kontaktfeder auf.
- Um einen kompakten Relaisaufbau zu erreichen und die Anzahl an Einzelteile gering halten zu können, ist das bewegbare Öffner-Kontaktelement als Rückstellfeder für den Anker ausgebildet.
- Um eine kompakte und platzsparende Bauweise zu ermöglichen, ist die Spule zwischen dem bewegbaren Öffner-Kontaktelement und dem bewegbaren Schließer-Kontaktelement und der Betätiger seitlich einer Stirnseite der Spule angeordnet. Auf diese Weise kann eine Bauhöhe des Relais erreicht werden, die im Wesentlichen durch die Länge des Betätigers definiert wird.
- Eine kompakte Bauweise kann auch dadurch erreicht werden, dass das bewegbare Öffner-Kontaktelement mit dem dem frei beweglichen Ende gegenüberliegenden Ende am Kern befestigt ist.
- Vorzugsweise ist das bewegbare Öffner-Kontaktelement am Anker und am Kern genietet.
- Um die Bauteile des Relais gegeneinander elektrisch zu isolieren, ist ein Grundkörper vorgesehen, welcher einen ersten Aufnahmebereich, in welchem das Magnetsystem zumindest teilweise angeordnet ist, einen zweiten Aufnahmebereich, in welchem der Schließer zumindest teilweise angeordnet ist und einen dritten Aufnahmebereich, in welchem der Betätiger zumindest teilweise angeordnet ist, aufweist. Der Grundkörper ist aus dielektrischem Material aufgebaut, vorzugsweise Kunststoff.
- Um eine kompakte und stabile Montage des Relais zu ermöglichen, weist der Grundkörper wenigstens einen vierten Aufnahmebereich auf, in welchem das Öffner-Festkontaktelement zumindest teilweise angeordnet ist.
- Um den zweiten und dritten Aufnahmebereich zumindest teilweise abdecken zu können, kann eine Bodenplatte auch Abschlussplatte genannt, vorgesehen sein.
- Vorzugsweise ist der Öffner einem Signalisierungsstromkreis und der Schließer einem Laststromkreis zugeordnet. Bei dem Signalisierungsstromkreis kann es sich um einen Diagnosestromkreis handeln, welcher signalisiert, ob der Schließer offen oder geschlossen ist.
- Um einen kompakten und einfachen Aufbau des Relais zu ermöglichen, ist der Anker als Klappanker ausgebildet.
- Ein kompakter und einfacher Aufbau des Relais wird auch dadurch ermöglicht, dass vorteilhafter Weise das Magnetsystem ein Joch und der Kern einen Vorsprung aufweisen, welche bei stromdurchflossener Spule als Auflage für den Anker fungieren.
- Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Explosivdarstellung eines beispielhaften Sicherheitsrelais gemäß der Erfindung,
- Fig. 2
- eine perspektivische Darstellung des aus den in
Fig. 1 gezeigten Einzelteilen aufgebauten Sicherheitsrelais mit abgenommener Kappe, und - Fig. 3
- eine Längsschnittansicht des in
Fig. 2 gezeigten Sicherheitsrelais entlang der Linie A-B, und zwar mit aufgesetzter Kappe. - In der Explosivdarstellung nach
Fig. 1 sind die Einzelteile eines beispielhaften Sicherheitsrelais 5, d. h. eines Relais mit zwangsgeführten Kontakten gezeigt. Die Einzelteile werden nunmehr - von oben nach unten schauenderläutert. - Das beispielhafte Sicherheitsrelais 5 weist eine Kappe 10 und einen Diagnose-Festkontaktträger 20 auf, welcher Teil eines als Öffner ausgebildeten Diagnosekontakts ist. Der beispielhafte Diagnose-Festkontaktträger 20 weist einen länglichen Diagnose-Anschlussstift 25 mit rechteckförmigen Querschnitt auf, an den sich über einen Verbindungsabschnitt 24 ein Kontaktbefestigungsabschnitt 28 anschließt, der sich senkrecht zum Anschlussstift 25 erstreckt. Der Verbindungsbereich 24, der obere Abschnitt des Diagnose-Anschlussstifts 25 und der Kontaktbefestigungsbereich 28 begrenzen einen im Wesentlichen rechteckförmigen Montage- oder Halteabschnitt 23. Ein Diagnose-Festkontaktstück 27 kann am Kontaktbefestigungsbereich 28 befestigt werden. Diagnose-Festkontaktstück 27 und Diagnose-Festkontaktträger 20 bilden ein Öffner-Festkontaktelement.
- Weiterhin weist das Sicherheitsrelais 5 einen Betätiger 30 auf. Der beispielhafte Betätiger 30 weist einen rechteckförmigen Grundabschnitt 32 auf, an dessen einer Seite ein Kopfteil 35 angeformt ist, das zum Ergreifen einer Diagnose-Kontaktfeder 40 ausgebildet ist. An dem dem Kopfteil 35 gegenüberliegenden Ende des Grundabschnitts 32 ist eine Aussparung 36 vorgesehen, in welche eine Last-Kontaktfeder 150 eingreifen kann. Dies ist eine beispielhafte Möglichkeit, Diagnose-Kontaktfeder 40 und Last-Kontaktfeder 150 mittels des Betätigers 30 zwangszuführen.
- Die Diagnose-Kontaktfeder 40 weist einen im Wesentlichen ebenen und rechteckförmigen Basisabschnitt 41 auf, der an einen Anker 50 befestigt, zum Beispiel genietet, werden kann. An ein Ende des Basisabschnitts 41 schließt sich ein im Wesentlichen rechtwinklig geformter Rückstellfederbereich 47 an. Das andere, frei bewegliche Ende der Diagnose-Kontaktfeder 40 wird durch zwei parallel verlaufende, zungenförmige Vorsprünge 42 gebildet. Die Vorsprünge 42 liegen in einer Ebene, die parallel, aber unterhalb der Ebene, in der der Basisabschnitt 41 liegt, verläuft. An jedem Vorsprung 42 ist ein Federkontaktstück 44 bzw. 46 angebracht. Die beiden zungenartigen Vorsprünge 42 können in entsprechende Ausnehmungen des Kopfteils 35 des Betätigers 30 eingeführt werden. Diagnose-Kontaktfeder 40 und Federkontaktstücke 44 und 46 bilden zusammen ein bewegbares Öffner-Kontaktelement, welches mit dem Diagnose-Festkontaktelement einen Öffner des Sicherheitsrelais 5 bildet.
- Der Anker 50 ist beispielsweise als Klappanker ausgebildet und weist einen rechteckförmigen Trägerbereich 52 auf, auf welchem dem der Basisabschnitt 41 der Diagnose-Kontaktfeder 40 befestigt werden kann. Der Klappanker 50 weist einen vorderen Bereich 54 auf, welcher im Querschnitt dünner als der Trägerbereich 52 ist. Auf diese Weise wird zwischen dem Basisabschnitt 41 der Diagnose-Kontaktfeder 40 und dem Klappanker 50 ein Spielraum geschaffen, der eine freie Bewegung des frei beweglichen Endes 42 der Diagnose-Kontaktfeder 40 ermöglicht.
- Des Weiteren enthält das Sicherheitsrelais 5 ein Magnetsystem, welches neben dem Anker 50 vorzugsweise ein L-förmiges Joch 60, einen Spulenkörper 70, eine Spule 80 und einen Kern 90 aufweist.
- Der Kern 90 kann an einem Ende eine T-förmige Auflagefläche 92 aufweisen, in der an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Schulter 93 zur Anlage an einen Sockel 120 ausgebildet ist. An der Stirnseite der Auflagefläche 92 kann der Rückstellfederbereich 47 der Diagnose-Kontaktfeder 40 befestigt, beispielsweise angenietet werden. Zur Montage kann die Spule 80 auf den Spulenkörper 70 aufgeschoben oder aufgewickelt werden. Der Spulenkörper 70 weist einen Flansch 72 sowie einen Flansch 74 auf, die verhindern, dass die Spule 80 vom Spulenkörper 70 rutschen kann. Wird die Spule 80 auf den Spulenkörper 70 aufgeschoben, kann einer der beiden Flansche 72 oder 74 erst am Spulenkörper 70 befestigt werden, nachdem die Spule 80 auf den Spulenkörper 70 geschoben worden ist. Nunmehr kann der Kern 90 in den Spulenkörper 70 geschoben werden, bis die Auflagefläche 92 am Flansch 72 des Spulenkörpers 70 anliegt. Der Kern 90 ragt dann teilweise an der Seite des Flansches 74 heraus, so dass das L-förmige Joch 60, welches eine entsprechende Öffnung 62 aufweist, auf das Ende des Kerns 90 aufgeschoben werden kann, wie dies im montierten Zustand in
Fig. 3 gezeigt ist. Das Joch 60 weist ferner eine Auflagefläche 64 auf, die parallel zur Längsachse der Spule 80 verläuft und mit der Oberseite der Auflagefläche 92 des Kerns 90 fluchten kann. Ein Diagnose-Anschlussstift 110 ist über das L-förmige Joch 60 mit der Diagnose-Kontaktfeder 40 verbunden. An dem Joch 60 ist ferner an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Schulter 63 ausgebildet. - Der Flansch 74 des Spulenkörpers 70 weist ein Drehlager 76 auf, in das ein Schenkel eines L-förmigen Drehbolzens 79 eingesetzt werden kann. Der andere Schenkel des Drehbolzens 79 kann in einen Halteblock 71 eingesetzt werden. Der Halteblock 71 weist zwei Bohrungen 77 und 78 auf, durch die jeweils ein Spulen-Anschlussstift 102 bzw. 100 durchgeführt werden kann.
- Das Sicherheitsrelais 5 weist weiterhin einen Sockel 120 auf, der die Funktion eines Isolierkörpers hat. Der Sockel 120, welcher auch als Grundkörper bezeichnet wird, ist aus dielektrischem Material, vorzugsweise Kunststoff aufgebaut. Der Sockel 120 weist eine kurze Seitenwand 121 und eine der Seitenwand 121 gegenüberliegende kurze Seitenwand 122 auf. Weiterhin weist der Sockel 120 zwei durch eine Ausnehmung getrennte Seitenabschnitte 123a und 123b auf, die eine lange Seitenwand 123 bilden. Der Seitenwand 123 liegt eine lange Seitenwand 124 gegenüber. Der schmale obere Rand der Seitenwände 123 und 124 bildet jeweils eine Auflagefläche 129, die sich zur kurzen Seitenwand 121 hin erstreckt. Im montierten Zustand liegen auf den Auflageflächen 129 die Schultern 93 des Kerns 90 an, wie dies in
Fig. 2 dargestellt ist. - Weiterhin weist der Sockel 120 eine Trennfläche 125 auf, die von den Seitenabschnitten 123 a und 123b, der kurzen Seitenwand 121, der langen Seitenwand 124 und einer Trennwand 126 seitlich begrenzt wird. Die Trennwand 126 steht senkrecht auf der Trennfläche 125. Auf diese Weise wird ein erster Aufnahmebereich oder eine erste Kammer 130 definiert, in welche im montierten Zustand das Magnetsystem zumindest teilweise angeordnet ist. Der schmale obere Rand des Seitenabschnitts 123a und der schmale obere Rand der langen Seitenwand 124 bilden jeweils eine Auflagefläche 123c, die sich zur Trennwand 126 hin erstreckt. Im montierten Zustand liegen auf den Auflageflächen 123c die Schultern 63 des Jochs 60 an, wie dies in
Fig. 2 dargestellt ist. - Ferner weist der Sockel 120 einen zweiten Aufnahmebereich 131 auf, der unterhalb der Trennfläche 125 liegt und nur in
Fig. 3 sichtbar ist. Der zweite Aufnahmebereich 131 erstreckt sich im Wesentlichen von der kurzen Seitenwand 121 bis zur Trennwand 126, die aber nicht in den zweiten Aufnahmebereich 131 hineinragt. Die Trennfläche 125, die kurze Seitenwand 121, die lange Seitenwand 124 und ein Wandabschnitt 128, der sich rechtwinklig von der Trennfläche 125 nach unten erstreckt, legen den zweiten Aufnahmebereich 131 fest, der zur kurzen Seitenwand 122 und zum Boden hin offen ist. - Der Sockel 120 weist einen dritten Aufnahmebereich 132 auf, welcher senkrecht zum ersten Aufnahmebereich 130 und zum zweiten Aufnahmebereich 131 verläuft. Der dritte Aufnahmebereich 132 dient der Aufnahme bzw. der Führung des Betätigers 30. Im Wesentlichen wird der dritte Aufnahmebereich 132 durch den Seitenabschnitt 123a, abschnittsweise durch die lange Seitenwand 124, die Trennwand 126 und durch eine parallel zur kurzen Seitenwand 122 verlaufenden Trennwand 127 begrenzt. Der Sockel 120 weist vorteilhafter Weise einen vierten Aufnahmebereiche 133 und einen fünften Aufnahmebereich 134 auf, welche parallel zum dritten Aufnahmebereich 132 verlaufen und im montierten Zustand den Haltebereich 23 und den Diagnose-Anschlussstift 25 des Diagnose-Festkontaktträgers 20 aufnehmen. Der fünfte Aufnahmebereich 134 ist in einer Ecke des Sockels 120 ausgebildet und wird durch den Seitenabschnitt 123a und die Seitenwand 122 begrenzt. Der Aufnahmebereich 134 ist so dimensioniert, dass der Diagnose-Anschlussstift 25 hindurch gesteckt werden kann. Der vierte Aufnahmebereich 133 wird im Wesentlichen durch die kurze Seitenwand 122, die Trennwand 127 und durch einen Abschnitt der langen Seitenwand 124 begrenzt. Der Querschnitt des Aufnahmebereichs 133 ist vorzugsweise schlitzförmig.
- Das Relais 5 enthält weiterhin einen Last-Federträger 140 mit einer im Wesentlichen rechteckförmigen Grundfläche 142.
- An der Grundfläche 142 sind beispielsweise zwei Positionierungsstifte 143 und 144 angeformt, die senkrecht zur Grundfläche 142 verlaufen. Weiterhin weist der Last-Federträger 140 einen Last-Anschlussstift 145 auf, der vorteilhafter Weise senkrecht zur Grundfläche 142 und in entgegen gesetzter Richtung zu den Positionierungsstiften 143 und 144 verläuft. Der Last-Federträger 140 dient als Träger einer Last-Kontaktfeder 150. Die Last-Kontaktfeder 150 weist einen rechteckförmigen Trägerabschnitt 155 auf, der an die Unterseite der Grundfläche 142 des Last-Federträgers 140 befestigt, beispielsweise angenietet werden kann. An den Trägerabschnitt 155 schließt sich ein Übergangsabschnitt 156 an, der mit dem Trägerabschnitt 155 einen stumpfen Winkel einschließt. An den Übergangsabschnitt 156 schließt sich ein Kontaktaufnahmebereich 157 an, der wiederum einen stumpfen Winkel mit dem Übergangsbereich 156 bildet. Der Kontaktaufnahmebereich 157 liegt somit in einer Ebene, die parallel zu und oberhalb der Ebene verläuft, in welcher der Trägerabschnitt 155 liegt. Der Kontaktaufnahmebereich 157 geht in einen zungenförmigen Vorsprung 158 über, der bei der Montage des Relais 5 in den Schlitz 36 des Betätigers 30 hindurch gesteckt wird. An der Unterseite des Kontaktaufnahmebereichs 157 der Last-Kontaktfeder 150 kann ein beispielsweise kreisförmiges Kontaktstück 160 befestigt werden. Der Last-Federträger 140, die Last-Kontaktfeder 150 und das Federkontaktstück 160 bilden ein bewegbares Schließer-Kontaktelement.
- Weiterhin gehört zu dem Relais 5 ein Last-Festkontaktträger 180, welcher eine in etwa rechteckförmige Grundfläche 182 aufweist, auf der ein beispielsweise kreisförmiges Last-Kontaktstück 190 befestigt werden kann. An der Grundfläche 182 des Last-Festkontaktträgers 180 ist ein Last-Anschlussstift 184 angeformt, welcher beispielsweise L-förmig ausgebildet ist. Der L-förmige Anschlussstift 184 hat einen parallel zur Grundfläche 182 verlaufenden Schenkel sowie einen senkrecht zur Grundfläche 182 verlaufenden Schenkel, welcher den eigentlichen Anschlussstift bildet. Der Last-Federträger 140, die Last-Kontaktfeder 150, und der Last-Festkontaktträger 180 sind im zusammengesetzten Zustand zumindest teilweise in dem zweiten Aufnahmebereich 131 des Sockels 120 untergebracht, wie dies in
Fig. 3 gezeigt ist. Der Last-Festkontaktträger 180 und das Festkontaktstück 190 bilden ein Schließer-Festkontaktelement. Schließer-Festkontaktelement und bewegbares Schließer-Kontaktelement bilden zusammen den Schließer des Relais 5. - Weiterhin ist eine Abschlussplatte 170 vorgesehen, die den Sockel 120 bodenseitig zumindest teilweise abdeckt. Die Abschlussplatte 170 weist einen Anschlag 172 auf, welcher den Halteblock 71 festlegt. Zudem ist eine Stützwand 174 an der Abschlussplatte 170 angeformt, die den Last-Festkontaktträger 180 und die Last-Kontaktfeder 150 seitlich stützt.
-
Fig. 2 ist eine isometrische Darstellung des zusammengebauten Sicherheitsrelais 5, dessen Einzelteile inFig. 1 dargestellt sind, wobei die Kappe 10 entfernt ist. - In
Fig. 2 ist der Sockel 120 mit der kurzen Seitenwand 121 und den Seitenabschnitten 123a und 123b, welche die lange Seitenwand 123 bilden, dargestellt. Die lange Seitenwand 124 ist nur ansatzweise zu sehen. Weiterhin ist der in das Lager 79 und den Halteblock 71 eingreifende Drehbolzen 79 gezeigt. Der Halteblock 71 ist eingeschwenkt und wird durch den Anschlag 72 und den Seitenabschnitt 123b in Position gehalten. Die Spulen-Anschlussstiften 100 und 102 werden vom Haltebblock 71 in Position gehalten. Neben den Spulen-Anschlussstiften 100 und 102 ragen der Diagnose-Anschlussstift 25 des Diagnose-Festkontaktträgers 20 sowie der Diagnose-Anschlussstift 110 aus der Unterseite der Abschlussplatte heraus. Auf der rechten Seite der Abschlussplatte 170 ragen der Last-Anschlussstift 145 des Last-Federkontaktträgers 140 sowie der Last-Anschlussstift 184 des Last-Festkontaktträgers 180 heraus. - Das Magnetsystem, von welchem die Magnetspule 80, das L-förmige Joch 60 mit der Auflagefläche 64, das Lager 76 des Spulenkörpers, die T-förmige Auflagefläche 92 des Kerns 90 und der Klappanker 50 zu sehen sind, ist zusammen mit der am Klappanker 50 befestigten Diagnose-Kontaktfeder zumindest teilweise im ersten Aufnahmebereich 130 positioniert. Dazu stützen sich die Schultern 93 des Kerns 90 auf den Auflageflächen 129 der Seitenwände 123 und 124 ab. Auf der gegenüberliegenden Seite des Sockels 120 liegen die Schultern 63 des Jochs 60 auf den Auflageflächen 123c des Seitenabschnitts 123a und der Seitenwand 124 an, wodurch das Magnetsystem in dem Aufnahmebereich 130 gehalten wird.
- Der Rückstellfederbereich 47 der Diagnose-Kontaktfeder 40 ist an der zur Seitenwand 121 gerichteten Rückseite der T-förmigen Auflagefläche 92 des Kerns 90 befestigt. Das zur Seitenwand 121 weisende Ende des Klappankers 50 ist auf der Oberseite der T-förmigen Auflagefläche 92 gelagert. Bei stromloser Spule 80, d.h. im unerregten Zustand des Magnetsystems, , welcher in
Fig. 2 dargestellt ist, sorgt die Kontaktfeder 40 mittels des Rückstellfederbereichs 47 dafür, dass der Klappanker 50 angehoben wird, sodass sich zwischen der Auflagefläche 64 des Jochs 60 und dem Vorsprung 54 des Klappankers 50 ein Arbeitsluftspalt ausbildet. - In der linken Ecke des Sockels 120 befindet sich die Aufnahmekammer 134, durch die der Diagnose-Anschlussstift 25 geführt ist. Der Aufnahmebereich 134 positioniert und hält zusammen mit dem Aufnahmebereich 133 (in
Fig. 2 nicht zu sehen) den Diagnose-Festkontaktträger 20. An den Diagnose-Anschlussstift 25 schließt sich der Verbindungsabschnitt 24 an, der sich am oberen Rand des Aufnahmebereichs 134 abstützt. Der Verbindungsbereich 24 geht in den Kontaktbefestigungsbereich 28 über, an dem das Festkontaktstück 27 (inFig. 2 nicht zu sehen) befestigt ist. Ebenfalls dargestellt ist der rechteckförmige Halteabschnitt 23 des Diagnose-Festkontaktträgers 20, der in der vierten Aufnahmekammer 133 (inFig. 2 nicht dargestellt) gehalten wird. Gezeigt ist weiterhin der Aufnahmebereich 132, in welchem der Betätiger 30 beweglich geführt wird. Der Aufnahmekopf 35 des Betätigers 30 weist Aussparungen oder Halteabschnitte auf, die die frei beweglichen Vorsprünge 42 der Diagnose-Kontaktfeder 40 ergreifen. Auf den Vorsprüngen 42 sind die Federkontaktstück 44 und 46 befestigt, wobei lediglich das Federkontaktstück 44 zu sehen ist. Im unerregten Zustand des Magnetsystems drückt, wie dargestellt, der angehobene Klappanker 50 die Federkontaktstücke 44 und 46 gegen das am Kontaktbefestigungsbereich 28 befestigte Festkontaktstück 27, sodass der Diagnosekontakt geschlossen ist. Demzufolge arbeitet der Diagnosekontakt als Öffner. - Angemerkt sei an dieser Stelle, dass an die Spulen-Anschlussstifte 100 und 102 ein nicht dargestellter Steuerstromkreis angeschlossen werden kann, welcher den Spulenerregerstrom liefert. An die Diagnose-Anschlussstifte 25 und 110 kann ein nicht dargestellter Diagnose- oder Signalisierungskreis angeschlossen werden, der signalisiert, ob der Lastkontakt ordnungsgemäß geöffnet oder geschlossen ist. An die Lastanschlussstifte 184 und 145 kann ein Laststromkreis (nicht dargestellt) angeschlossen werden.
- Der Sockel 120 ist bodenseitig mit der Bodenplatte 170 zumindest teilweise abgeschlossen.
-
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt entlang der Linie A-B des inFig. 2 gezeigten Sicherheitsrelais 5 mit aufgesetzter Kappe 10, wobei man sichFig. 2 um 150° im Uhrzeigersinn gedreht vorstellen muss. -
Fig. 3 zeigt den Isolierkörper 120, auch Sockel, genannt, dessen erster Aufnahmebereich 130, zweiter Aufnahmebereich 131, dritter Aufnahmebereich 132 und vierte Aufnahmebereich 133 dargestellt sind. Der erste Aufnahmebereich 130 wird unter Anderem vom oberen Abschnitt der kurzen Seitenwand 121, von der Trennfläche 125 und der Trennwand 126 begrenzt. Der zweite Aufnahmebereich 131 wird unter Anderem durch den unteren Abschnitt der Seitenwand 121, die Abschlussplatte 170 und die Trennfläche 125 gebildet. Abschlussplatte 170 und Trennfläche 125 liegen parallel übereinander. Der Aufnahmebereich 131 ist zum dritten Aufnahmebereich 132 hin offen. Der dritte Aufnahmebereich 132 wird unter Anderem von der Abschlussplatte 170, der Trennwand 126 und der Trennwand 127 begrenzt. Parallel zum dritten Aufnahmebereich 132 erstreckt sich der vierte Aufnahmebereich 133, der bodenseitig von einem Bodenteil, welcher die Trennwand 127 und die kurze Seitenwand 122 verbindet, begrenzt wird. Die Aufnahmebereiche 132 und 134 verlaufen senkrecht zu den Aufnahmebereichen 130 und 131. - In dem ersten Aufnahmebereich 130 ist das Magnetsystem zumindest teilweise angeordnet ist. Das Magnetsystem umfasst die Spule 80, welche auf dem Spulenkörper 70 angeordnet ist und von den Flanschen 72 und 74 des Spulenkörpers 70 in ihrer Position gehalten wird. Innerhalb des Spulenkörpers 70 ist der Kern 90 angeordnet, dessen eine Ende aus dem Spulenkörper 70 herausragt und sich bis an die Trennwand 126 erstrecken kann. Dieses Ende erstreckt sich durch die Aussparung 62 des Jochs 60, welches zwischen dem Flansch 74 und der Trennwand 126 angeordnet ist. Die Auflagefläche 64 des Jochs 60 erstreckt sich oberhalb der Spule 80 und verläuft im Wesentlichen parallel zur Spulenachse. An der gegenüberliegenden Seite weist der Kern 90 die T-förmige Auflagefläche 92 auf, welche an den Flansch 72 des Spulenkörpers 70 angrenzt und sich senkrecht über die Spule 90 hinaus erstreckt. Die Längsachse der Spule 80, die Längsachse des Spulenkörpers 70 und die Längsachse des Kerns 90 verlaufen im Wesentlichen parallel zur Trennfläche 125 des Sockels 120.
- Die Oberseite der Auflagefläche 64 des Jochs 60 und die Oberseite der Auflagefläche 92 des Kerns 90 liegen jeweils winklig zur Spulenachse, damit die Ankerauflagefläche 52 in allen Schaltzuständen einen definierten Berührungspunkt bzw. eine -achse zur Oberseite der Auflagefläche 64 des Joches 60 und zur Oberseite der Auflagefläche 92 des Kernes 90 hat. Der Klappanker 50 ist mit seinem einen Ende auf der Auflagefläche 92 des Kerns 90 gelagert. Am Klappanker 50 ist die Diagnose-Kontaktfeder 40 beispielsweise im Bereich des Basisabschnitts 41 angenietet. Am hinteren, auf der Auflagefläche 92 gelagerten Ende des Klappankers 50 beginnt der Rückstellfederbereich 47 der Diagnose-Kontaktfeder 40. Diese ist um beispielsweise 90° gegenüber der Längsachse des Ankers 50 gebogen und an der zur Seitenwand 121 weisenden Stirnfläche der Auflagefläche 92 des Kerns 90 befestigt. Der Rückstellfederbereich 47 der Diagnose-Kontaktfeder 40 ist derart geformt, dass eine Vorspannung aufgebaut wird, die bei stromloser Spule 80 den Klappanker 50 in der dargestellten, abgehobenen Position hält. In dieser Stellung, das ist die Ruhestellung des Sicherheitsrelais 5, befindet sich zwischen dem Vorsprung 54 des Klappankers 50 und der Auflagefläche 64 des Jochs 60 ein Luftspalt. Im Bereich des Vorsprungs 54 des Klappankers 50 geht der Basisabschnitt 41 der Diagnose-Kontaktfeder 40 in ein frei bewegliches Ende über, welches durch die beiden zungenförmigen Vorsprünge 42 gebildet wird. Wie in
Fig. 1 gezeigt, ist jeweils ein Federkontaktstück auf einem der zungenförmigen Vorsprünge befestigt. InFig. 3 ist lediglich das am Vorsprung 42 befestigte Federkontaktstück 44 sichtbar. Zweckmäßiger Weise liegen die Vorsprünge 42 in einer Ebene mit der Unterseite des Klappankers 50. Die Vorsprünge 42 werden vom Aufnahmekopf 35 des Betätigers 30 ergriffen, der in dem dritten Aufnahmebereich 132 senkrecht zur Spulenachse bewegbar ist. Der Betätiger 30 erstreckt sich zum zweiten Aufnahmebereich 131. - Wichtig an dieser Stelle ist, darauf hinzuweisen, dass sowohl der Klappanker 50, als auch die Diagnose-Kontaktfeder 40 Doppelfunktionen ausführen. So fungiert der Klappanker 50 nicht nur als klassischer Anker, sondern auch als Träger für die Diagnose-Kontaktfeder 40. Die Diagnose-Kontaktfeder fungiert zum Einen, in klassischer Weise als Kontaktfeder und darüber hinaus als Rückstellfeder für den Anker 50. Wie in
Fig. 3 ersichtlich, kann eine kompakte und robuste Bauweise dadurch erreicht werden, dass die bewegbare Diagnose-Kontaktfeder 40 zumindest abschnittsweise unmittelbar am Klappanker 50 befestigt ist und sich entlang der Längsachse des Ankers 50 erstreckt. Vorzugsweise verläuft die bewegbare Diagnose-Kontaktfeder 40 zumindest abschnittsweise parallel zur Längsachse des Klappankers 50, wobei der Vorsprung 42 über diesen hinausragt. - Der zum Öffner gehörende Diagnose-Festkontaktträger 20 wird mittels des in den vierten Aufnahmebereich 133 eingeführten Halteabschnitts 23 in dem Sockel 120 gehalten. Der Kontaktbefestigungsbereich 28 des Diagnose-Festkontaktträgers 20 verläuft senkrecht zum Halteabschnitt 23 und parallel zur Spulenachse und erstreckt sich bis etwa zur Trennwand 126. An dem Kontaktbefestigungsbereich 28 ist das Festkontaktstück 27 befestigt.
- In dem zweiten Aufnahmebereich 131 ist der als Schließer betriebene Lastkontakt des Sicherheitsrelais 5 angeordnet. Der Lastkontakt weist den Last-Federträger 140 mit der Grundfläche 142 auf, an deren Unterseite der Trägerabschnitt 155 der Lastkontaktfeder 150 befestigt ist. Der Last-Federkontaktträger 140 ist im linken Abschnitt des zweiten Aufnahmebereichs 131 angeordnet. Der Positionierstift 142 positioniert den Last-Federträger 140 innerhalb des Sockels 120. Der Trägerabschnitt 155 und die Grundfläche 142 verlaufen im Wesentlichen parallel zur Spulenachse. An den Trägerabschnitt 155 schließt sich der Übergangsabschnitt 156 an, an den sich wiederum der Kontaktaufnahmebereich 157 der Last-Kontaktfeder 150 anschließt. Der Kontaktaufnahmebereich 157 verläuft im Wesentlichen parallel zum Trägerabschnitt 155, weist aber im Unterschied zu diesem einen größeren Abstand zur Abschlussplatte 170 auf. Der Last-Federträger 140 und die Last-Kontaktfeder 150 werden von der Stützwand 174 der Abschlussplatte 170 in Position gehalten. An der Unterseite des Kontaktaufnahmebereichs 157 ist in der Aussparung 159 das Federkontaktstück 160 montiert. Unterhalb des Kontaktaufnahmebereichs 157 ist der die Grundfläche 182 aufweisende Last-Festkontaktträger 180 angeordnet, an dessen Oberseite das Festkontaktsstück 190 in der entsprechenden Aussparung 183 montiert ist. Festkontaktstück 190 und Federkontaktstück 160 fluchten zueinander. An den Kontaktaufnahmebereich 157 schließt sich der zungenförmige Vorsprung 158 an, der sich in den dritten Aufnahmebereich 132 und durch den Schlitz 36 des Betätigers 30 erstreckt. Der Vorsprung 158 und der Kontaktaufnahmebereich 157 verlaufen bei stromloser Spule 80 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Spulenachse.
- Anzumerken ist, dass der in dem Aufnahmebereich 131 angeordnete Lastkontakt von dem darüber liegenden Magnetsystem isoliert ist.
- Aus der Abschlussplatte 170 ragen von links nach rechts der Lastanschlussstift 145 des Last-Federträger 140, der Last-Anschlussstift 184, die Spulenanschlussstifte 100 und 102, der Diagnose-Anschlussstift 110 und der Diagnose-Anschlussstift 25 des Diagnose-Festkontaktträgers 20 heraus.
- Durch den besonderen Aufbau des Sicherheitsrelais 5, bei welchem die Längsachse der Spule 80, die Längsachse des Spulenkerns 90, die Längsachse des Klappankers 50, die Längsachse der Diagnose-Kontaktfeder 40, die Längsachse der Last-Kontaktfeder 150, die Längsachse des Last-Federträgers 140 und die Längsachse des Last-Federkontaktträgers 180 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, kann eine kompakte Bauweise mit niedriger Bauhöhe erreicht werden. Dadurch, dass das Magnetsystem zwischen der Diagnose-Kontaktfder 40 und der Last-Kontaktfeder 150 und der Betätiger 30 seitlich neben dem Magnetsystem angeordnet ist, kann eine Bauhöhe erreicht werden, die in etwa der Länge des Betätigers 30 entspricht.
- Nachfolgend wird kurz die Funktionsweise des Sicherheitsrelais 5 erläutert. Grundsätzlich ist die Funktionsweise eines Sicherheitsrelais bekannt.
- Bei stromloser Spule 80 ist, wie dargestellt, der Klappanker 50 und somit der Betätiger 30 angehoben. Demzufolge ist der Diagnosekontakt über die Federkontaktstücke 44 und 46 und das Festkontaktstück 27 geschlossen und der Lastkontakt geöffnet, da sich das Federkontaktstück 160 und das Festkontaktstück 190 nicht berühren.
- Wird nunmehr über die Spulen-Anschlussstifte 100 und 102 ein Erregerstrom durch die Spule 80 geführt, baut sich in an sich bekannterweise ein Magnetfeld auf, welches den Klappanker 50 in Richtung zur Auflagefläche 64 zieht und somit den Magnetkreis schließt. Durch die Bewegung des Klappankers 50 wird das frei bewegliche Ende 42 der Diagnose-Kontaktfeder 40 und somit der Betätiger 30 in Richtung zur Abschlussplatte 170 bewegt. Dadurch werden die Federkontaktstücke 44 und 46 und das Festkontaktstück 27 getrennt und der Öffner wird geöffnet. Je nach Implementierung kann bei einer stromdurchflossenen Spule 80 die Längsachse des Klappankers und somit die Längsachse der Diagnose-Kontaktfeder 40 parallel oder nahezu parallel zur Spulenlängsachse verlaufen. Gleichzeitig drückt der Betätiger 30 den Kontaktaufnahmebereich 157 der Last-Kontaktfeder 150 ebenfalls in Richtung zur Abschlussplatte 170, so dass das Federkontaktstück 160 mit dem Festkontaktstück 190 des Last-Festkontaktträgers 180 in Berührung kommen. Dadurch wird der Lastkontakt und ein an die Lastkontakte 145 und 184 angeschlossener Lastkreis geschlossen.
- Die kompakte Bauweise des Relais 5 ergibt sich daraus, dass insbesondere die Diagnose-Kontaktfeder 40, die Spule 80, der Anker 50 und die Last-Kontaktfeder 150 sandwichartig zueinander angeordnet sind.
-
- 5
- Sicherheitsrelais
- 10
- Kappe
- 20
- Diagnose-Festkontaktträger
- 23
- Halteabschnitt
- 24
- Verbindungsabschnitt
- 25
- Diagnose-Anschlussstift
- 27
- Festkontaktstück
- 28
- Kontaktbefestigungsbereich
- 30
- Betätiger
- 35
- Aufnahmekopf
- 36
- Schlitz
- 40
- Diagnose-Kontaktfeder
- 41
- Basisabschnitt
- 42
- freies bewegliches Ende, 2 zungenförmige Vorsprünge
- 44, 46
- Federkontaktstücke
- 47
- Rückstellfederbereich
- 50
- Klappanker
- 52
- Trägerbereich
- 54
- Vorsprung
- 60
- L-förmiges Joch
- 64
- Auflagefläche
- 62
- Aussparung
- 63
- Schulter
- 70
- Spulenkörper
- 72
- Flansch
- 74
- Flansch
- 71
- schwenkbarer Halteblock
- 76
- Lager
- 77, 78
- Durchgänge
- 79
- Drehbolzen
- 80
- Spule
- 90
- Kern
- 92
- T-förmige Auflagefläche
- 93
- Schulter
- 100, 102
- Spulen-Anschlussstifte
- 110
- Diagnose-Anschlussstift
- 120
- Sockel, Isolierkörper, Grundkörper
- 121
- kurze Seitenwand
- 122
- kurze Seitenwand
- 123
- lange Seitenwand
- 123a
- Seitenabschnitt
- 123b
- Seitenabschnitt
- 123c
- Auflagefläche
- 124
- lange Seitenwand
- 125
- Trennfläche
- 126
- Trennwand
- 127
- Trennwand
- 128
- Wandabschnitt
- 129
- Auflagefläche
- 130
- erster Aufnahmebereich, Kammer
- 131
- zweiter Aufnahmebereich, Kammer
- 132
- dritter Aufnahmebereich, Kammer
- 133, 134
- vierter und fünfter Aufnahmebereich
- 140
- Last-Federträger
- 142
- Grundfläche
- 143, 144
- Positionierungsstifte
- 145
- Last-Anschlussstift
- 150
- Last-Kontaktfeder
- 155
- Trägerabschnitt
- 156
- Übergangsabschnitt
- 157
- Kontaktaufnahmebereich
- 158
- zungenförmiger Vorsprung
- 159
- Aussparung
- 160
- Federkontaktstück
- 170
- Abschluss- oder Bodenplatte
- 172
- Anschlag
- 174
- Stützwand
- 180
- Last-Festkontaktträger
- 182
- Grundfläche
- 183
- Aussparung
- 184
- Last-Anschlussstift
- 190
- Festkontaktstück
Claims (13)
- Relais (5) mit zwangsgeführten Kontakten, aufweisend:- wenigstens einen Öffner, welcher ein bewegbares Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46) und ein Öffner-Festkontaktelement (20, 27) aufweist,- wenigstens einen Schließer, welcher ein bewegbares Schließer-Kontaktelement (140, 150, 160) und ein Schließer-Festkontaktelement (180, 190) aufweist,- ein Magnetsystem, welches eine Spule (80), einen Kern (90) und einen Anker (50) aufweist,- einen Betätiger (30), der senkrecht zur Längsachse der Spule (80) bewegbar ist,- wobei die Längsachse des Ankers (50) in einem Schaltzustand im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Spule (80) verläuft,- wobei das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46) am Anker (50) befestigt ist und entlang der Längsachse des Ankers verläuft,- wobei das bewegbare Schließer-Kontaktelement (140, 150, 160) wenigstens abschnittsweise parallel zur Längsachse der Spule (80) verläuft, und- wobei das frei bewegliche Ende (42) des bewegbaren Öffner-Kontaktelements (40, 44, 46) und das frei bewegliche Ende (158) des bewegbaren Schließer-Kontaktelements (150) mit dem Betätiger (30) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40,44,46) unmittelbar am Anker (50) befestigt ist.
- Relais nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46) und das bewegbare Schließer-Kontaktelement (140, 150, 160) jeweils eine Kontaktfeder (40; 150) aufweisen. - Relais nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46, 47) als Rückstellfeder für den Anker (50) ausgebildet ist. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spule (80) zwischen dem bewegbaren Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46) und dem bewegbaren Schließer-Kontaktelement (140, 150, 160) und der Betätiger (30) seitlich einer Stirnseite der Spule (80) angeordnet ist. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40, 44, 46) mit einem Ende (47) am Kern (90, 92) befestigt ist. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen Grundkörper (120) mit einem ersten Aufnahmebereich (130), in welchem das Magnetsystem zumindest teilweise angeordnet ist, einem zweiten Aufnahmebereich (131), in welchem der Schließer zumindest teilweise angeordnet ist, und einem dritten Aufnahmebereich (132), in welchem der Betätiger (30) zumindest teilweise angeordnet ist. - Relais nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (120) wenigstens einen vierten Aufnahmebereich (133, 134) aufweist, in welchem das Öffner-Festkontaktelement (20, 27) zumindest teilweise angeordnet ist. - Relais nach Anspruch 6 oder 7,
gekennzeichnet durch
eine Abschlussplatte (170), welche den zweiten und dritten Aufnahmebereich (131, 132) zumindest teilweise abdeckt. - Relais nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
gekennzeichnet durch eine Gehäusekappe (10). - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Öffner einem Signalisierungsstromkreis und der Schließer einem Laststromkreis zugeordnet ist. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anker (50) ein Klappanker ist. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Magnetsystem ein Joch (60) und der Kern (90) einen Vorsprung (92) aufweisen, welche als Auflage für den Anker (50) fungieren. - Relais nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das bewegbare Öffner-Kontaktelement (40) zumindest abschnittsweise parallel zur Längsachse des Ankers (50) verläuft und über diesen hinausragt.
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