限位開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種限位開關，包括：本體(1)和頭部(2)；致動件(3)；在致動件(3)的樞轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動下能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線(Y)轉(zhuǎn)動的軸(30)；柱塞(4)；以及，用于把軸(30)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞(4)的直線運動或進行相反轉(zhuǎn)化的凸輪機構，所述凸輪機構包括：第一凸輪(7)和第一凸輪從動件(70)，布置為在它們之間在軸(30)的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)產(chǎn)生第一非零轉(zhuǎn)動力矩；以及，第二凸輪(8)和第二凸輪從動件(80)，布置為在它們之間在軸(30)的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)產(chǎn)生第二非零轉(zhuǎn)動力矩。
【專利說明】限位開關

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械限位開關。

【背景技術】
[0002]眾所周知的是，機械限位開關包括大致為平行六面體形式的本體，以及在主軸線上固定到本體上的頭部。所述開關包括開關裝置和布置為與該開關裝置協(xié)作的致動裝置。致動裝置包括致動件，例如可通過樞轉(zhuǎn)致動的杠桿。物體的移動通過致動件的機械致動而被檢測。致動裝置還包括被致動件驅(qū)動繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的軸以及安裝在彈簧上并用于控制開關裝置的柱塞。布置在軸和柱塞上的凸輪機構能夠使軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞的直線運動，或者相反轉(zhuǎn)化。
[0003]專利FR2134814和US4133991描述了現(xiàn)有技術的一種已知的限位開關。
[0004]在限位開關的某些范圍內(nèi)，致動件的相對于軸向的致動幅度為±70°。為了避免任何開關斷裂危險，在相對于待檢測運動的被測物體安裝開關時，需要考慮這個最大角度。顯而易見的是，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更大轉(zhuǎn)動幅度的限位開關，但是這也會造成問題。
[0005]當致動件的樞轉(zhuǎn)角度小于90°時，旋轉(zhuǎn)力作用在凸輪機構上，驅(qū)動柱塞平動。然后，當致動件被放開時，在由柱塞的彈簧產(chǎn)生的復位力的作用下，凸輪機構把柱塞推回至其靜止位置。另一方面，若致動件的樞轉(zhuǎn)角度約為90°，則復位力的方向與軸的轉(zhuǎn)動軸線處于同一平面上，不能產(chǎn)生使致動件返回至其靜止位置的轉(zhuǎn)動力矩。因此，致動件被卡在此位置。有解決這個問題的方法，但是這些方法不太令人滿意。例如，其中一種方法是使柱塞和軸之間的支承點偏移，以便即使在90°時也能維持轉(zhuǎn)動力矩。這個方案需要較大的空間。例如，另一個方案采用扭轉(zhuǎn)彈簧代替壓縮彈簧，但是這會產(chǎn)生額外的成本。
[0006]文件DE102013063893描述了一種雙凸輪方案，其中，每個凸輪用于激活位于主軸線的一側(cè)的柱塞。每個凸輪布置為根據(jù)軸的轉(zhuǎn)動方向在一側(cè)發(fā)揮作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提出一種限位開關，該限位開關允許其致動件轉(zhuǎn)動至大約90°的角度，而不存在致動件被卡在此位置的危險。本發(fā)明的方案不需要使用扭轉(zhuǎn)彈簧，也不需要偏移軸和柱塞之間的支承點。
[0008]此目的是通過一種包括如下部件的限位開關來實現(xiàn)的:
[0009]-本體和布置在主軸線上的頭部；
[0010]-固定至頭部并可通過在樞轉(zhuǎn)平面上樞轉(zhuǎn)而致動的致動件；
[0011]-在致動件的樞轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動下可繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的軸；
[0012]-安裝在彈簧上的柱塞；
[0013]-凸輪機構，布置在所述軸和柱塞上，用于把所述軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞的直線運動，或者進行相反的轉(zhuǎn)化；以及
[0014]-由柱塞控制的開關裝置，
[0015]所述凸輪機構包括:
[0016]-第一凸輪和第一凸輪從動件，它們布置為彼此協(xié)作，從而在所述軸的轉(zhuǎn)動方向上的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)在它們之間產(chǎn)生第一非零轉(zhuǎn)動力矩；以及
[0017]-第二凸輪和第二凸輪從動件，它們布置為彼此協(xié)作，通過使所述軸沿相同的轉(zhuǎn)動方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動從而在所述軸的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)在它們之間產(chǎn)生第二非零轉(zhuǎn)動力矩。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個特征，在所述軸的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，第一轉(zhuǎn)動力矩為零。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，第一凸輪和第二凸輪沿所述軸并列布置，第一凸輪從動件和第二凸輪從動件在柱塞上并列布置。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，彈簧是壓縮彈簧，該壓縮彈簧使柱塞沿軸向平動。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，致動件是杠桿或撓性桿。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，頭部以可拆卸的方式固定至本體上，并且可相對于本體處于主軸線的周圍。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，所述軸容納在頭部中。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，開關裝置容納在本體內(nèi)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，柱塞布置在所述軸和開關裝置之間。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，致動件的樞轉(zhuǎn)平面平行于主軸線，并與所述軸的轉(zhuǎn)動軸線成直角。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，致動件可通過樞轉(zhuǎn)運動相對于主軸線上的靜止位置移動至+90°或-90°處。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過參照附圖給出的以下詳細說明，本領域技術人員能夠清楚地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
[0029]-圖1A至圖1C示意性地示出了機械限位開關的工作原理。
[0030]-圖2示出了本發(fā)明的機械限位開關的頭部。
[0031]-圖3是本發(fā)明的機械限位開關的頭部的分解圖。
[0032]-圖4示出了本發(fā)明的機械限位開關中采用的軸。
[0033]-圖5示出了本發(fā)明的機械限位開關中采用的柱塞。
[0034]-圖6A和圖6B示出了本發(fā)明的工作原理。
[0035]-圖7A-7C和圖8A-8C示出了本發(fā)明在動作模式和反動作模式中的工作原理。

【具體實施方式】
[0036]機械限位開關通常包括大致為平行六面體形式的本體I和固定至本體上的頭部
2。頭部在稱為主軸線(X)的軸線上組裝在本體上。已知的是，頭部優(yōu)選可相對于本體I移動，從而能夠繞主軸線處于不同的朝向。
[0037]限位開關包括固定至頭部2的致動件3，所述致動件例如為杠桿或撓性桿，并布置在待檢測運動的被測物體6的路徑上。此致動件3可通過樞轉(zhuǎn)方式運動。致動件3固定至可繞轉(zhuǎn)動軸線(Y)轉(zhuǎn)動的軸30上。比較有利的方式是，轉(zhuǎn)動軸線與主軸線(X)成直角，并且與主軸線(X)位于同一平面上。當致動件3被樞轉(zhuǎn)運動推動時，軸30被致動件3驅(qū)動繞其軸線轉(zhuǎn)動。最初時，致動件3處于靜止位置，例如在主軸線(X)上。
[0038]限位開關還包括布置為與軸30協(xié)作的柱塞4。柱塞4可沿平行于主軸線(X)的方向平動，并被彈簧40 (優(yōu)選為壓縮彈簧)壓向軸30。限位開關包括布置在柱塞4和軸30上的凸輪機構，在致動件3動作時，所述凸輪機構把軸30的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞4的直線運動，或者，在反動作運動時，所述凸輪機構在其彈簧40的作用下把柱塞4的直線運動轉(zhuǎn)化為軸30的旋轉(zhuǎn)運動。
[0039]限位開關包括由平動的柱塞4控制的開關裝置5。當開關裝置5處于關斷狀態(tài)時，開關傳遞一個電信號。根據(jù)限位開關的構造(常開型或常閉型)，當致動件3處于其靜止位置或致動位置時，會傳遞該電信號。
[0040]圖1A至圖1C示出了機械限位開關的工作原理。
[0041 ] 在圖1A中，致動件3處于靜止位置。
[0042]在圖1B中，致動件3被發(fā)生位移的物體6驅(qū)動而樞轉(zhuǎn)。致動件3的樞轉(zhuǎn)驅(qū)動軸30繞其軸線(Y)轉(zhuǎn)動，軸30通過凸輪機構驅(qū)動柱塞4克服彈簧40的阻力平移。然后，柱塞4作用在開關裝置5上。若物體6作用在致動件3上的作用力停止，則彈簧40以反動作模式作用，把致動件3推回其靜止位置。
[0043]在圖1C中，物體6繼續(xù)其行程，驅(qū)動致動件3相對于其靜止位置樞轉(zhuǎn)至90°角。在此位置，柱塞4作用在軸30上的力(F1，圖1C)與軸30的轉(zhuǎn)動軸線(Y)處于同一平面上(圖1C中的垂直平面)，因此不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，當物體6縮回時，致動件3不能返回至其靜止位置。其結果是，致動件3被卡在此位置。
[0044]為了消除此問題，本發(fā)明產(chǎn)生了一個凸輪機構，該凸輪機構包括兩個凸輪和兩個相應的凸輪從動件。
[0045]在軸30繞其軸線(Y)轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，柱塞4通過第一凸輪7和第一凸輪從動件70被驅(qū)動做平動運動，在軸30繞其軸線(Y)轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，柱塞4通過第二凸輪8和第二凸輪從動件80被驅(qū)動做平動運動。
[0046]比較有利的方式是，在0°和(90° _ε)之間，第一凸輪7和第一凸輪從動件70在它們之間產(chǎn)生非零轉(zhuǎn)動力矩，允許軸30繞其軸線(Y)在兩個轉(zhuǎn)動方向上轉(zhuǎn)動。在(90° -ε)和90°之間，第二凸輪8和第二凸輪從動件80在它們之間產(chǎn)生非零轉(zhuǎn)動力矩，允許軸30繞其軸線(Y)在兩個轉(zhuǎn)動方向上轉(zhuǎn)動。
[0047]如圖4所示，第一凸輪7和第二凸輪8優(yōu)選制造在軸30上。例如，它們可沿著旋轉(zhuǎn)軸線(Y)并列布置。
[0048]如圖5所示，第一凸輪從動件70和第二凸輪從動件80優(yōu)選制造在柱塞4上。第一凸輪從動件70和第二凸輪從動件80在柱塞4上并列布置，并且在組裝頭部2時，第一凸輪從動件70和第二凸輪從動件80朝向第一凸輪7和第二凸輪8 (圖2和圖3)。
[0049]如圖6Α所示，第一凸輪7和第一凸輪從動件70形成為在軸30的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)維持非零轉(zhuǎn)動力矩，這樣，在此轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，致動件3可返回其靜止位置。如圖6Β所示，第二凸輪8和第二凸輪從動件80布置為如下方式:當軸30越過第一轉(zhuǎn)動范圍繼續(xù)沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動時，在第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，第二凸輪8和第二凸輪從動件80在軸30和柱塞4之間維持非零轉(zhuǎn)動力矩。
[0050]本發(fā)明的原理在圖7A-7C和圖8A-8C中更清晰地示出。
[0051]在圖7A至圖7C中，致動件3被發(fā)生移位的物體沿順時針方向推動。逆時針方向的推動作用也遵循相同的原理。
[0052]在圖7A中，致動件3沿順時針方向在第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)樞轉(zhuǎn)，使驅(qū)動軸30繞其轉(zhuǎn)動軸線(Y)轉(zhuǎn)動。通過處于第一凸輪從動件70上的第一凸輪7的中介作用，軸30驅(qū)動柱塞4平動，而柱塞4作用在開關裝置5上。
[0053]在圖7B中，在第一轉(zhuǎn)動范圍和繼續(xù)沿順時針方向轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動范圍之間的邊界處，第二凸輪8和第二凸輪從動件80開始起作用，在軸30和柱塞4之間維持非零轉(zhuǎn)動力矩。
[0054]在圖7C中，在產(chǎn)生于第二凸輪8和第二凸輪從動件80之間的非零轉(zhuǎn)動力矩的作用下，柱塞4保持承受軸30的壓力的狀態(tài)。
[0055]在圖8A至圖8C中，致動件3不再受任何機械應力。
[0056]在圖8A中，彈簧40推動柱塞4，柱塞4通過第二凸輪從動件80和第二凸輪8的中介作用驅(qū)動軸30沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，在沿軸的相同轉(zhuǎn)動方向上遠于第一轉(zhuǎn)動范圍的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)動力矩不是零。
[0057]在圖8B中，在第一轉(zhuǎn)動范圍與第二轉(zhuǎn)動范圍之間的邊界處，第一凸輪從動件70和第一凸輪7在軸30和柱塞4之間維持非零轉(zhuǎn)動力矩，從而驅(qū)動軸30沿逆時針反向轉(zhuǎn)動。
[0058]在圖8C中，在第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)，軸30被產(chǎn)生于第一凸輪從動件70和第一凸輪7之間的非零轉(zhuǎn)動力矩驅(qū)動轉(zhuǎn)動。
[0059]利用一種簡單且經(jīng)濟的方案，本發(fā)明允許限位開關的致動件相對于其靜止位置樞轉(zhuǎn)至+90°或-90°，而不存在被卡住的危險。
【權利要求】
1.一種限位開關，包括: -本體(I)和布置在主軸線⑴上的頭部⑵； -固定至頭部(2)并可通過在樞轉(zhuǎn)平面上樞轉(zhuǎn)而致動的致動件(3)； -在致動件(3)的樞轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動下能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線(Y)轉(zhuǎn)動的軸(30)； -安裝在彈簧(40)上的柱塞⑷； -凸輪機構，布置在所述軸(30)和柱塞(4)上，用于把所述軸(30)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為柱塞(4)的直線運動，或者進行相反的轉(zhuǎn)化；以及-由柱塞⑷控制的開關裝置(5)， 其特征在于，所述凸輪機構包括: -第一凸輪(7)和第一凸輪從動件(70)，布置為彼此協(xié)作，從而在所述軸(30)的轉(zhuǎn)動方向上的第一轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)在第一凸輪(7)和第一凸輪從動件(70)之間產(chǎn)生第一非零轉(zhuǎn)動力矩；以及 -第二凸輪(8)和第二凸輪從動件(80)，布置為彼此協(xié)作，從而在所述軸的相同轉(zhuǎn)動方向上遠于第一轉(zhuǎn)動范圍的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)在第二凸輪(8)和第二凸輪從動件(80)之間產(chǎn)生第二非零轉(zhuǎn)動力矩。
2.如權利要求1所述的限位開關，其特征在于，第一轉(zhuǎn)動力矩在所述軸(30)的第二轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)為零。
3.如權利要求1或2所述的限位開關，其特征在于，第一凸輪(7)和第二凸輪(8)沿所述軸(30)并列布置，第一凸輪從動件(70)和第二凸輪從動件(80)在柱塞(4)上并列布置。
4.如權利要求1至3中任一項所述的限位開關，其特征在于，彈簧(40)是壓縮彈簧，該壓縮彈簧使柱塞(4)沿軸向平動。
5.如權利要求1至4中任一項所述的限位開關，其特征在于，致動件(3)是杠桿或撓性桿。
6.如權利要求1至5中任一項所述的限位開關，其特征在于，頭部(2)以可拆卸的方式固定至所述本體(I)，并且能夠相對于所述本體(I)位于主軸線(X)周圍。
7.如權利要求1至6中任一項所述的限位開關，其特征在于，所述軸(30)容納在頭部(2)中。
8.如權利要求1至7中任一項所述的限位開關，其特征在于，開關裝置(5)容納在所述本體(I)中。
9.如權利要求1至8中任一項所述的限位開關，其特征在于，柱塞(4)布置在軸(30)和開關裝置(5)之間。
10.如權利要求1至9中任一項所述的限位開關，其特征在于，致動件(3)的樞轉(zhuǎn)平面平行于主軸線(X),并與所述軸(30)的轉(zhuǎn)動軸線(Y)成直角。
11.如權利要求1至10中任一項所述的限位開關，其特征在于，致動件(3)可相對于主軸線(X)上的靜止位置樞轉(zhuǎn)至+90°或-90°。
【文檔編號】H01H3/16GK104517751SQ201410493883
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權日:2013年10月4日
【發(fā)明者】A.弗蘭克 申請人:施耐德電器工業(yè)公司