DE2951968C2 - Elektrischer Näherungsschalter - Google Patents
Elektrischer NäherungsschalterInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/945—Proximity switches
- H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
- H03K17/9505—Constructional details
Description
nungskoeffizienten hat als Quarzmehl-gefülltes Gießharz,
ist die mechanische Abstützung des Schalenkems durch die Gießharzfüllung bei tieferen Temperaturen
noch unbefriedigender. Schließlich besteht bei dem bekannten Näherungsschalter die Gefahr, daß die
O-Ringe bei der Schaltermontage beschädigt werden: Diese O-Ringe müssen ja ein Obermaß haben, um in
axialer Richtung zwischen der Gehäusehülse und dem Kunststoff-Verschluß- und Einsatzteil abzudichten;
beim Einschieben dieses Kunststoffteils in die Gehäusehülse werden deshalb die O-Ringe so verdreht und
gequetscht, daß sie nach dem Einbau häufig stark beschädigt sind und die Abdichtung nicht mehr
gewährleisten können.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen druckflüssigkeitsbeständigen elektrischen Näherungsschalter
zu entwickeln, bei dem die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Gießharz
und anderen verwendeten Werkstoffen wie Metall und Ferrit sowie die geringe Haftung des Gießharzes an
Metall nicht die nachteiligen Folgen haben können wie bei dem- vorstehend beschriebenen bekannten Näherungsschalter.
Ausgehend von einem Schalter der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Verschlußteil als von dem Einsatzteil getrenntes Bauelement ausgebildet und
durch an der Gehäusehülse vorgesehene Sicherungsmittel formschlüssig gehalten sowie in axialer Richtung
gegen den äußeren O-Ring angepreßt wird, daß das Einsatzteil einen Boden aufweist und im wesentlichen
topfförmig ausgebildet ist, und daß der Raum zwischen dem Verschlußteil und dem Boden des Einsatzteils
zumindest nahezu vollständig von dem Schalenkern mit Tastspule ausgefüllt wird. Bei der erfindungsgemäßen
Konstruktion stützt sich der Schalenkern also nicht über eine Gießharzfüllung auf einer Innenschulter, einer
Trennwand oder dgl. der Gehäusehülse ab, sondern über den Boden des topfförmigen Einsatzteils, außerdem
muß der äußere O-Ring bei der Schaltermontage nicht irgendwo hineingezwängt werden, da er seine Abdichtfunktion
aufgmnd eines auf ihn durch das Verschlußteil ausgeübten axialen Drucks erfüllt, und schließlich
werden Verschlußteü, Einsatzteil, Schalenkern und Tastspule formschlüssig in der Gehäusehülse gehalten.
Während also bei dem bekannten Näherungsschalter das Gießharz mechanisch abstützen, halten, abdichten,
elektrisch isolieren und evtl. noch WArme ableiten muß,
werden bei dem erfindungsgemäßen Näherungsschalter die Mehrzahl dieser Aufgaben von Metallteilen und
Hydraulikdichtungen (O-Ringe) übernommen, während das Gießharz nur notA in ganz geringem Maße
stabilisierend wirkt und lediglich noch die kleinen Zwischenräume der Spu.'enwicklung und sonstige
Spalte zwischen Verschlußteü, Tastspule, Schalenkern, Einsatzteil und Gehäusehülse ausfüllt.
Bei den an der Gehäusehülse vorgesehenen Sicherungsmitteln könnte es sich zum Beispiel um eine
Überwurfmutter handeln. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Näherungsschalters
ist jedoch die Gehäusehülse an ihrem einen Ende auf das Verschlußteü umgebördelt, wobei empfohlen
wird, die Gehäusehülse an diesem Ende mit einer Innenschulter zu versehen, auf der das Verschlußteü
aufliegt. Am einfachsten ist ein Verschlußteil in Form einer Scheibe, die jedoch zweckmäßigerweise in der
Randzone ihrer Außenseite eine Stufe für den Bördel aufweist, so daß sich die Scheibe beim Umbördeln nicht
aufwölben kann. Durch Has Umbördeln wird gleichzeitig
das Verschlußteü formschlüssig und damit zuverlässig gehalten sowie ein axialer Druck auf den äußeren
O-Ring ausgeübt, so daß dieser überall zuverlässig abdichtend anliegt
Der Schalenkern muß gegenüber der metallischen Gehäusehülse elektrisch isoliert werden. Diese Aufgabe
übernahm bei dem bekannten Näherungsschalter das Gießharz, in dem der Schalenkern sozusagen schwimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dts erfindungsgemäßen
Näherungsschalters besteht das Einsatzteil aus einer Dural-Legierung, und seine Oberfläche ist
harteloxiert, so daß die Harteloxalschicht als Isolierschicht wirkt. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion
ist darin zu sehen, daß der Schalenkern in einem metallischen Bauelement, nämlich in dem Einsatzteil aus
Duraluminium gelagert ist und damit vor einer mechanischen Überlastung sicher geschützt wird.
Schließlich empfiehlt es sich, die dem Verschlußteü zugewandte Stirnseite der aus Schalenkern und
Tastspule bestehenden Baugruppe mit einer Gießharzschicht zu bedecken, welche mit der Stirnseite des
Einsatzteils bündig ist Auf diese Wt>s erhäit man eine
ebene Auflagefläche für das Verschiu3teif, wodurch gewährleistet wird, daß der Schalenkern durch den
hydraulischen Druck stets gleichmäßig belastet wird und nicht auf Biegung beansprucht werden kann, was
angesichts der Bruchempfindlichkeit des ferritischen Materials des Schalenkems von großer Bedeutung ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen
und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Näherungsschalters; die Zeichnung zeigt einen solchen Näherungsschalter
in der Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt.
Der bevorzugte Näherungsschalter besitzt eine Gehäusehülse 10, deren Inneres durch eine Trennwand
16 in eine vordere und eine hintere Gehäusekammer 12 bzw. 14 unterteilt wird. Die letztere nimmt eine
Leiterplatte 18 mit einem Teil der Elektronik des Näherungsschalters auf, während sich in der vorderen
Gehäusekammer 12 ein topfförmiges Einsatzteil 20, ein Schalenkern 22 und eine Tastspule 24 befinden.
4^ Das Einsatzteil 20 besteht aus einer Duraluminium-Legierung,
besitzt einen Umfangsbereich 20a und einen Boden 20h und ist am Umfang und am Boden mit
Ringnuten 20c, 20d zur Aufnahme von O-Ringen 28 und 30 versehen.
"'" Der Schalenkern 20 und die Tastspule 24 sind von
herkömmlichen Aufbau, jedoch so dimensioniert, daß die nach außen gekehrten Stirnflächen mit der äußeren
Stirnfläche des Einsatzteils 20 nicht ganz genau bünd'g sind, sondern etwas weher zurückliegen — der Zweck
" di-sei Maßnahme wird später noch erläutert werden.
Die Gehäusehülse 10 besitzt eine erste und eine zweite Innenschulter 10a und 10£\ wobei dieyrstere der
Aufnahme eines O-Ringes 32 und die äußere Innenschulter 10ό der Abstützung einer Verschlußscheibe 34
dient, welche in der Randzone ihrer Außenseite eine Stufe 34a aufweist, in die hinein der vordere Endbereich
lOc/ der Gehäusehülse 10 umgebördelt wurde. Die
verschiedenen Abmessungen wurden dabei ?o gewählt, daß beim Umbördeln die Verschlußscheibe 34 nicht nur
gegen die Innenschulter 106 der Gehäusehülse 10 gepreßt wird, sondern daß eine Pressung in axialer
Richtung auf die O-Ringe 32 und 30 ausgeübt wird, so daß es keines radialen Übermaßes des O-Rings 32
bedarf, damit dieser einwandfrei abdichtend gegen die Gehäusehülse 10, das Einsatzteil 20 und die Verschlußscheibe 34 angepreßt wird; außerdem gewährleistet der
von der Verschlußscheibe 34 auf das Einsatzteil 20 ausgeübte axiale Druck eine Verformung des O-Ringes
30 derart, daß dieser den Spalt zwischen dem Boden 206 des Einsatzteils 20 und der Auflagefläche der Trennwand 16 einwandfrei abdichtet, worin ein wesentlicher
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion zu sehen ist.
Die Verschlußscheibe 34 kann aus jedem geeigneten
elektrisch isolierendem Material bestehen, zum Beispiel aus Kunststoff, Glas, einem dichten keramischen
Material etc.
Damit der Schalenkern 22 gegenüber der metallischen Gehäusehülse 10 elektrisch isoliert wird, wurde
das aus einer Duraluminium-Legierung bestehende Einsatzteil 20 harteloxiert, da eine derartige Harteloxalschicht hinreichende !soüereigenschaften besitzt.
Der elektrische Anschluß der Tastspule 24 erfolgt über eine Leitung 50, die sich von der Leiterplatte 18
durch eine Bohrung 16a in der Trennwand 16 der Gehäusehülse und eine Bohrung 2Oe im Einsatzteil 20
hindurcherstreckt und in einem sich bis zur Tastspule 24
erstreckenden Schlitz des Schalenkerns 22 endet.
Bei der Montage des erfindungsgemäßen Schalters
wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst werden die Tastspule 24 und der Schalenkern 22 in das topfförmige Eirisatzteil 20 eingesetzt,
worauf die Zwischenräume der Spulenwicklung sowie die geringfügigen Fugen zwischen Einsatzteil 20,
Schalenkern 22 und Tastspule 24 mit einem Gießharz ausgegossen werden. Dieses bildet gleichzeitig Ober den
ίο vorderen Stirnflächen der Tastspule 24 und des
Schalenkerns 22 eine dünne Schicht, deren Außenfläche mit der vorderen Stirnfläche des Einsatzteils 20 bündig
ist. Damit ergibt sich eine ebene Auflagefläche für die Verschlußscheibe 34. Nachdem über die Leitung 50 die
Tastspule 24 an die Leiterplatte 18 angeschlossen wurde, werden die hintere Gehäusekammer 14. die
Bohrung 16a in der Trennwand 16 und die Fuge zwischen Einsatzteil 20 und Gehäusehülse 10 bis zum
hinteren O-Ring 30 oder höchstens bis zum O-Ring 28
mit Gießharz ausgefüllt, welches dank dieser beiden O-Ringe keinesfalls bis zum vorderen O-Ring 32
vordringen kann, so daß dieser stets elastisch bleibt und zuverlässig gegen von vorn eindringendes Hydrauliköl
abdichten kann.
Claims (9)
1. Druckfiüssigkeitsdichter elektrischer Näherangsschalter
mit einer Gehäusehülse, deren eines Ende durch ein Verschlußteil aus elektrisch isolierendem
Material verschlossen ist hinter welchem eine Tastspule sowie ein diese aufnehmender
Schalenkern angeordnet sind, welch letzterer von einer Umfangswand eines Einsatzteils umfaßt wird,
das sich auf einer Innenschulier, einer Trennwand oder dergleichen der Gehäusehülse abstützt die im
Axialabstand von dem durch das Verschlußteil verschlossenen vorderen Ende der Gehäusehülse
angeordnet ist mit zwei O-Ringen, die in im Axialabstand hintereinanderliegenden Ausnehmungen
zwischen der Umfangswand des Einsatzteils und der Gehäusehülse angeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (34) als von dem Einsatzteil (20) getrenntes Bauelement
ausgebildet und durch an der Gehäusehülse (10) vorgesehen Sicherungsmittel (tOd) formschlüssig
gehalten sowie in axialer Richtung gegen den äußeren O-Ring (32) angepreßt ist daß das
Einsatzteil (20) einen Boden (20b) aufweist und im wesentlichen topfförmig ausgebildet ist und daß der
Raum zwischen dem Verschlußteil (34) und dem Boden (20b) des Einsatzteib zumindest nahezu
vollständig von dem Schalenkern (22) mit Tastspule (24) ausgefüllt wird.
2. Näherungsschalter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß die Gehäusehülse (10) an ihrem
einen Ende auf das Verschlußteil (34) umgebördelt ist
3. Näherangsschalter nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß div Gehäusehülse (10)
an ihrem einen Ende eine Innenschulter
aufweist auf der das Verschlußteil (34) aufliegt
aufweist auf der das Verschlußteil (34) aufliegt
4. Näherangsschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet daß
das Verschlußteil (34) die Form einer Scheibe hat
.5. Näherungsschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verschlußteil (34) in der Randzone seiner Außenseite eine Stufe (34a; für den Bördel (iOd)
aufweist
6. Näherangsschalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise in der Gehäusehülse (10) hinter dem inneren O-Ring (28
bzw. 30) eine Gießharzfüllung vorgesehen ist
7. Näherungsschalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß das Einsatzteil (20) aus einer Dural-Legierung besteht und seine Oberfläche harteloxiert ist
8. Näherungsschalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Verschlußteil (34) zugewandte Stirnseite der aus Schalenkern (22) und Tastspule
(24) bestehenden Baueinheit von einer Gießharzschicht bedeckt ist, welche mit der Stirnseite des
Einsatzteils (20) bündig ist.
9. Näherangsschalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gehäusehülse (10) an ihrem einen Ende eine an das Verschlußteil (34) angrenzende Innenschulter
(10a; zur Aufnahme und Abstützung des äußeren O-Rings (32) aufweist.
Die Erfindung betrifft einen druckflussigkeitsdichten
elektrischen Näherangsschalter mit einer Gehäusehülse, deren eines Ende durch ein Verschlußteil aus elektrisch
isolierendem Material verschlossen ist, hinter welchem eine Tastspule sowie ein diese aufnehmender Schalenkern
angeordnet sind, welch letzterer von einer Umfangswand eines Einsatzteils umfaßt wird, das sich
auf einer Innenschulter, einer Trennwand oder dergleichen der Gehäusehülse abstützt die im Axiaiibstand
ίο von dem durch das Verschlußteil verschlossenen
vorderen Ende der Gehäusehülse angeordnet ist sowie mit zwei O-Ringen, die in im Axialabstand hintereinanderliegenden
Ausnehmungen zwischen der Umfangswand des Einsatzteils und der Gehäusehülse angeordnet
sind.
Auf dem Markt ist schon ein derartiger elektrischer Näherungsschalter verfügbar. Diese Schalter werden in
der Regel für die Abtastung der Endstellungen von Kolben in Hydraulikaggregaten verwendet und zu
diesem Zweck in die Zylinderwand des jeweiligen Hydraulikzylinders eingesetzt Die Näherangsschalter
müssen deshalb Dracköl-dicht sein, und zwar auch bei
ziemlich großen und extremen Temperaturbereichen (z. B. zwischen minus 300C und plus 10O0C), was sich
nicht einfach dadurch erreichen läßt, daß man die üblichen, Tastspule mit Schalenkern sowie Teile der
elektrischen Schaltung aufnehmenden Gehäusehülsen mit Gießharz ausgießt da die Haftung des letzteren an
Metallen nicht besonders gut ist und die Temperaturaus-
dehnungskoeffizienten von Metall und Gießharzen zu unterschiedlich sir*}, um Ablösungserscheinungen am
Gehäuse ausschließen zu können, ganz abgesehen von dem Schwinden des Gießharzes beim Polymerisieren.
Eine grundsätzliche Abhilfe ist auch mit den neuerdings
verwendeten, Quarzmehl-gefüllten Gießharzen nicht möglich, obwohl diese bei Temperaturschwankungen
weit weniger schrumpfen bzw. sich ausdehnen wie ungefüllte Gießharze; der Verbund mit der metallischen
Gehäusehülse ist jedoch auch hier nicht besser, und außerdem wird der Verbund zwischen Gießharz und
Quarzmehlpartikeln bei Temperaturschwankungen gelockert, und unter Druck stehendes Hydrauliköl dringt
schon in die geringsten Grenzflächenspalte ein. Bei dem bekannten' Näherungsschalter der eingangs
erwähnten Art bildet ein topfförmiges Kunststoffteil sowohl das vordere Verschlußteil als auch das
Einsatzteil, und der die Tastspule aufnehmende Schalenkern wird von einer Gießharzfüllung gegen die
Innenseite dieses Kunststoffteils gehalten. Dieser
5*λ bekannte Näherangsschalter hat nun zwei wesentliche
Nachteile: Zum einen wird das topfförmige Kunststoff-Verschluß- und Einsatzteil in der Gehäusehülse nur
durch Gießharz festgehalten, welches von hinten bis zum inneren O-Ring vordringt was wegen der
ungenügenden Haftung des Gießharzes an der metallischen Gehäusehülse unzureichend ist. Zum anderen
muß die den bruchempfindlichen ferritischen Schalenkern abstützende Gießharzfüllung in den Raum hinter
dem Schalenkern durch eine Bohrung in einer das Kunststoff-Verschluß- und Einsatzteil abstützenden
Trennwand der Gehäusehülse eingebracht werden, weshalb sich die vollständige Ausfüllung des Raums
hinter dem Schalenkern und damit dessen gleichmäßige mechanische Abstützung nicht gewährleisten läßt.
Schon deshalb ist der Schalenkern bei einer Beaufschlagung des Näherungsschalters mit Drucköl bruchgefährdet.
Da das ferritische Material des Schalenkerns aber einen noch wesentlich kleineren Temperaturausdeh-
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