专利名称：接近开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测对象的接近开关，如权利要求1的前序部分中所限定 的
背景技术：
已知的这种接近开关具有多种形式，例如，DE10343529A1中所披露的。具体地，它 们是电感式的、电容式的或超声波式的接近开关。通常的接近开关包括以下部件套筒型外壳、布置在该外壳的测量端处的传感器 单元、以及布置在该外壳的连接端处的连接元件，该传感器单元具有传感器容座和布置在 传感器容座中以用于检测被测物理量的传感器元件。该接近开关还包括容纳在该外壳中 且位于印刷电路板上的电子组件，该电子组件包括控制与评估单元，所述控制与评估单元 用于控制传感器元件，以用于评估由传感器单元测量到的信号并且用于向外界发送切换信 号。在印刷电路板上，于测量端和连接端处布置有用于指示操作和/或切换状态的不同颜 色的发光二极管。该传感器容座包括绕外壳轴线布置的透明区域和/或位于端面上的透明 区域。光学指示使得用户能够识别感测器的外部位置切换和/或操作状态，比如“对象 被识别”，“无对象被识别”或“配置感测器”。为了光学指示大量的不同状态并且为了实现光学指示的良好的全方位可视性，也 就是优选地从每个空间方向都获得可视性，DE10343529A1提出一种具有透明外壳部分的装 置，该外壳部分由适当的隔板划分成不同的区段，这些区段容纳适当的发光装置。结果，用 户可获得非常清晰的可视效果，并且获得了符合人机工程学的指示，特别是对于具有多个 切换状态和操作状态的感测器。然而，经验表明，对于许多应用场合，很少的切换状态必须向外界指示并且前述的 隔板对于这种应用场合中是不必要的，而且甚至成为妨碍。
发明内容
可以认识到的是本发明的一个目的在于提供一种用于检测对象的接近开关，优选 地是，该接近开关构造简单，并且在尽可能大的空间区域中产生特别清晰可见的信号。这个目的通过具有权利要求1的特征的接近开关来实现。下面参考从属权利要求以及特别地参考附图来描述本发明的接近开关的有利实 施例。根据本发明，开发了前述类型的接近开关，其中连接元件包括外围的透明区域，位 于测量端和连接元件处的透明区域是光学上均勻的，透明区域中的每一个通过发光二极管 以单一颜色照亮，并且控制与评估单元用于控制不同颜色的发光二极管以用于指示不同的 操作状态和/或切换状态。本发明的中心思想可被认为在于如下事实透明区域，更具体地说是外围的透明区域设置在外壳的测量端和连接端二者处。这大体上实现了在两个方向上指示的良好可视 性。因此，本发明的接近开关特别适合于其中要在壁(例如外壳壁)的两侧都实现指示的 应用场合。本发明的进一步的中心思想可被认为在于如下事实每个透明区域、即通过其来 实现对外界的光学指示的区域围绕外围延伸，即是基本上旋转对称的。因此，确保光学指 示例如在该外壳壁的一侧上对于感测器是周向上可见的。最后，本发明包括作为进一步的根本思想的特征在测量端和连接端处的透明区 域是光学上均勻的，从而确保有效地执行光学指示本身。换句话说，这意味着不像现有技术 那样，各个透明区域都不包括任何隔板。
本发明的接近开关产生光学指示，以使得某种特定切换状态或操作状态对应于某 种特定颜色，并且相应地对颜色进行编码。当大量的切换状态或操作状态要被编码时，可以 有利于采取控制与评估单元以便于控制不同颜色的发光二极管，按设定的时间发生顺序指 示不同的切换状态和/或操作状态。例如，发光二极管能够以不同的频率闪烁。在本发明中，表述“光学上均勻，，基本上表示所使用的材料的光学特性，其导致透 明区域给予用户和观察者均勻照亮的效果。为了本发明描述的目的，术语“透明”基本上表示描述为透明的区域能够使光透 过，即能透过可见光范围的电磁辐射的区域。然而，其也用于表示这些元件对穿过的光有很 强的散射作用。在希望减少发光装置的数量时，例如在测量端和连接端中的每一个处仅使 用一个发光二极管来获得透明区域的照亮效果时，这是一种优选的变形。为了获得透明区域希望的均勻的特性，透明区域优选地形成为由光学上均勻材料 制成的单件。在特别的有利变形中，使用透明塑料材料注塑成型来形成透明区域。而且，本发明的接近开关的具体优点在于，通过根据本发明的透明区域的设计能 够减少与所使用的发光装置相关的工作。为了增加透明区域的散射能力，光学上均勻材料可以补充以适当的散射粒子，更 具体地说是显示出基本上恒定分散密度的粒子。为了使透明区域获得尽可能均勻的透光性，发光二极管有利地布置在印刷电路板 的两侧。在本发明的接近开关的优选实施例中，传感器容座和/或连接元件至少部分地由 透明塑料材料制成。在这种情况下，发光装置的光能够穿过传感器容座和/或连接元件而 向外指向。发光二极管优选地一方面布置在传感器容座的区域中，另一方面布置在连接元 件的区域中，使得传感器容座和连接元件能够起到光波导的功能。优选地，该传感器容座通 过盖模制造(cover molding)屏蔽杯罩而形成。这能够获得高压测试中改善的性能、电力 输入的简便性、以及改善的EMC特性。当在传感器容座和/或连接元件上为每个发光二极管至少配置一个光耦元件时， 可改善透明区域的照亮以及由此改善整个光学指示。通过传感器容座和连接元件的适当成 形来形成这种光耦元件，以便帮助发光二极管的光进入透明区域。在进一步的优选实施例中，传感器容座在测量端处封闭。当该接近开关被用在具 有高污染或高度潮湿的入口的环境中时这是有利的。
另外，对于该传感器容座从测量端一直到连接端延伸穿过套筒型外壳以及在该传 感器容座在连接端与连接元件密封接合的应用场合是有利的，因为只有一个密封连接。这种连接元件可以是电缆出口或插头型出口的形式。
通常，电子组件可以分布在多个印刷电路板上。然而，特别优选地仅使用一个沿套 筒型外壳的轴线延伸的印刷电路板。基本上，该套筒型外壳由塑料材料制成。然而，特别优选使用金属套筒型外壳，并 且在该套筒型外壳的外表面上具有适当的安装工具以用于将该接近开关安装到墙壁上时， 这是很方便的。特别地，在接近开关的测量端位于墙壁的一侧且连接端位于墙壁的另一侧 的情况中，穿过安装是优选的。形成在套筒型外壳的外表面上的螺纹将是特别合适的安装 工具，以使得该接近开关被拧入到墙壁中或可首先被插入然后再用螺母在两侧固定。一般 地，该套筒型外壳的外表面可以是光滑的，例如用在卫生学领域时，并且可将夹持装置用作 安装工具。关于指示切换状态和/或操作状态，进一步优选的是，具有相同颜色的位于测量 端的发光二极管以及位于连接端的发光二极管并联地连接。为了改善透明区域的照亮，有利的是，在测量端和连接端处使用多个发光二极管 对应每一种颜色，例如红色、绿色以及黄色。基本上，传感器元件可以是任意的适合于接近开关的结构的物理感测器元件。具 体地说，电感式、电容式和/或超声波式接近开关都是合适的。在具体的优选实施例中，传感器元件为缠绕在线圈成形器上的电感式接近开关的 电感线圈。印刷电路板可包括舌板，更具体地说是包括形成在其上的对称的舌板，该舌板承 载有发光二极管并突入到该线圈成形器或延伸穿过该线圈成形器。这些发光二极管可在传 感器容座的端面附近照亮透明区域。基本上，该传感器容座本身可具有适于相应应用场合的任意形状。在优选的实施 例中，该传感器容座基本上为柱形，并且该传感器元件的检测区沿轴向方向延伸。这意味着 该接近开关在要被检测对象沿轴向接近时将切换。在具有很小空间的应用场合中，优选的 是检测区横交于、更具体地说是垂直于外壳轴线的实施例。在这些情况下，远离该传感器元件的检测区并且还可以被称为有角的或角型传感 器容座的该传感器容座的一侧可被用于指示该接近开关的切换状态和/或操作状态。在优 选的实施例中，在该传感器容座的远离传感器元件的检测区的一侧上设置有至少一个透明 区域以用于指示切换状态和/或操作状态。控制与评估单元可优选地为微控制器或可编程逻辑芯片的形式。
下面参考示意图来描述本发明的进一步优点和特征，在附图中图1为本发明的接近开关的第一实施例的分解图；图2为本发明的接近开关的第二实施例的分解图；图3是图1中所示实施例的详细视图；图4示出本发明的接近开关的第三实施例；图5示出本发明的接近开关的第四实施例；以及
图6是本发明的接近开关的第五实施例的局部视图。
具体实施例方式在图1和图2中示出了本发明的接近开关100的两个实施例。两个图示出了在连 接端26的区域中的设计上存在区别的柱形超声波感测器。在图1中示出的实施例中，设置
有电缆出口(在图示中未详细示出)。图2示出的实施例包括具有插入模块48的插头型出
□。 在所有附图中，等同的元件具有相同的附图标记。图1和图2示出的接近开关100各包括作为基本组成部分的套筒型外壳20、传 感器元件30、以及印刷电路板40，其上布置有未详细示出的电子组件42。而且，在安装状态中印刷电路板40被插入其中的金属屏蔽套筒70被设置成用于 屏蔽电子组件42。印刷电路板40大体上具有伸长的矩形形状，并且在安装状态中沿该接近 开关100的外壳轴线延伸。在安装状态中，传感器元件30容纳在该外壳20中的测量端24 的区域中。从图1和图2所示的分解视图中还可以看到，图1中示出的具有电缆出口的变 形的连接元件50以及图2中示出的具有插头型出口的变形的连接元件51布置在套筒型外 壳20的与测试端24相对的连接端26处。连接元件50和连接元件51还用于确保印刷电 路板40在套筒型外壳20的连接端26的区域中稳定定位。图3中所示实施例的插头型出口由插入模块48提供，该插入模块被容纳并保持在 连接元件21中。形成在该套筒型外壳20的外表面上的螺纹22用于安装该接近开关100的目的。如图2中所示的分解图中示例性示出的，该传感器单元30包括传感器容座32、传 感器元件34、屏蔽杯罩33、以及泡沫填充物35。该示例中示出的传感器元件34为嵌入在该 泡沫填充物35中的超声波传感器元件，用于实现与外界的声学分离。然而，主要地是，该传 感器元件也可以是适于检测接近对象的任意感测器元件。具体地，电感式接近开关可以是 测量线圈，且电容式接近开关可以是适当的电容式感测器元件。屏蔽杯罩33用于屏蔽外界对该传感器单元的电磁干扰，并且由此确保测试信号 从传感器元件34到电子组件42以及进而到在视图中未详细示出的控制与评估单元的基本 上无误差传输。 具体地，该传感器容座32可以是塑料材料的模制部件，其围绕屏蔽杯罩33注塑成 型形成。传感器容座32实现机械和光学功能，如参考图3详细说明的。首先，可以看到印 刷电路板40在舌板47的帮助下被容纳并保持在形成在该传感器容座32上的导向装置37 中。根据本发明的主要特征，传感器容座32包括围绕其外周并从泡沫填充物35的边缘39 延伸到边界41的透明区域36。这个透明区域36也可被称为照亮表面或照亮区域，根据本 发明，其为光学上均勻的。这意味着当由如图3示意出的、布置在印刷电路板40上的发光 二极管60从内部照亮区域36时，从外面看时，照亮区域36表现为基本均勻地发射光。具 体地，当由一个发光二极管或多个具有相同颜色的发光二极管60从内部照亮区域36时，由 区域36发出的光是单色的。 按相同的方式，围绕图1中的连接元件50以及围绕图2中的连接元件51设置并 形成了外围的透明区域52，所述连接元件同样是光学上均勻的。从而，本发明的接近开关100的连接端26也呈现给用户基本上均勻发光的照亮表面。根据本发明提供的透明区域还 可被称为且被视为照亮区域或照亮表面。
本发明的接近开关特别适合于在墙壁的两侧上都要求切换状态和/或操作状态 的光学指示的应用场合。下面将参考图4和图5详细描述。图4示出了本发明的接近开关100的示例性实施例，该接近开关100延伸穿过墙 壁90的开口 94而安装。推动套筒型外壳20以穿过开口 94，并将螺母25拧到墙壁90两侧 上的套筒型外壳20的螺纹22上以将该套筒外壳固定在开口 94中。根据本发明，具有外围 的透明区域36的测量端24定位在墙壁90的可见侧92上。相应地，根据本发明提供的套 筒型外壳20的连接端26以及具有外围的透明区域52的连接元件51定位在墙壁90的远 离该可见侧92的另一侧。图4示出了本发明的接近开关100在墙壁90的两侧上都提供特 别有效的切换状态和/或操作状态的光学指示。图5示出了本发明的接近开关的进一步变形，不像图4中所示实施例，其这样安装 在墙壁90上，即使得测量端24与可见侧92齐平地终止。另外，根据本发明的外围透明区 域36基本上与可见侧92齐平地终止。根据本发明，在连接端和连接电缆11的区域中还设 置有外围透明区域52。根据本发明，接近开关100可在形成于套筒型外壳20的外表面上的螺纹22的帮 助下选择性地直接连接到墙壁的开口上。而且，例如对于卫生学领域中的应用场合，套筒型 外壳20的外表面基本上是平滑的，并且能够提供用于将套筒型外壳20固定到墙壁的开口 中的适当的夹持工具。本发明的接近开关的第五个示例性实施例在图6中以局部视图示出。图6示出了 印刷电路板40，传感器单元30安装于其上。本实施例与前述变形的主要区别在于传感器 元件34被插入到传感器容座32中以便于所述传感器元件34的检测区横交于、更具体地说 是垂直于该传感器容座32的轴线86延伸。具体地，该传感器元件34可以是超声波传感器 元件。如上面所描述的变形一样，图6中示出的实施例设有外围透明区域36，其也可被 称为外围照亮边缘或外围照亮环。该传感器元件34的定向与迄今为止在示例性实施例中所示的不同，这提供了进 一步由接近开关指示切换状态和/或操作状态的可能性。例如，在区域82、84以及88中， 可在传感器容座32上设置另外的透明区域，其能够通过内部发光二极管照亮，以用于显示 和指示切换状态和/或操作状态的目的。这些透明区域优选地具有与上面描述的根据本发 明所提供的透明区域一样的特性，即它们由光学上均勻的材料制成，且因此为观察者产生 基本上均勻强度的照亮效果。大体上，也可能将整个传感器容座32或整个的前部部分，即位于图6中外围透明 区域36的右手侧上的传感器容座32的部分，形成为透明发光区。取决于透明区域具体形成在该传感器容座32上或该传感器容座32中，导光区和 导光元件可以形成在传感器容座32内部。本发明提供一种新型的接近开关，其一方面具有非常简单的设计，且另一方面利 用它能够获得特别有效的操作状态和/或切换状态的可视指示。
权利要求
用于检测对象的接近开关，包括套筒型外壳(20)，包括设置在所述套筒型外壳(20)的测量端(24)处的传感器单元(30)，所述传感器单元(30)包括传感器容座(32)以及设置在所述传感器容座(32)中的用于检测被测物理量的传感器元件(34)，包括设置在所述套筒型外壳(20)的连接端(26)处的连接件(50；51)，包括设置在被容纳于所述套筒型外壳(20)中的印刷电路板(40)上的电子组件(42)，所述电子组件(42)具有用于控制所述传感器元件(34)的控制与评估单元，用以评估由所述传感器元件(34)测量的信号并向外界发出切换信号，其中，在所述印刷电路板(40)上，于所述测量端(24)和所述连接端(26)处设置不同颜色的发光二极管(60)用于指示操作和/或切换状态，其中，所述传感器容座(32)具有围绕外壳轴线设置的透明区域(36)和/或位于端面处的透明区域，其特征在于所述连接件(50；51)具有外围透明区域(52)，在所述测量端(24)和所述连接端(26)处的所述透明区域(36，52)是光学上均匀的，所述透明区域(36，52)中的每一个均能够由所述发光二极管(60)单色照明，并且所述控制与评估单元用于控制各个不同颜色的所述发光二极管(60)以用于指示不同的操作和/或切换状态。
2.根据权利要求1所述的接近开关，其特征在于，所述透明区域(36，52)呈由光学上均 勻的材料制成的单个件的形式。
3.根据权利要求1或2所述的接近开关，其特征在于，所述透明区域(36，52)使用透明 塑料材料注塑成型而成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述发光二极管(60) 设置在所述印刷电路板(40)的两侧上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述传感器容座(32) 和/或所述连接件(50 ；51)至少部分地由透明塑料材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接近开关，其特征在于，在所述传感器容座 (32)和/或所述连接件(50 ；51)上模制有光耦元件以用于每个发光二极管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述传感器容座(32) 在所述测量端(24)处封闭。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述传感器容座(32) 从所述测量端(24)穿过所述套筒型外壳(20)延伸到所述连接端(26)，并且所述传感器容 座(32)在所述连接端(26)处与所述连接件(50 ；51)密封接合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的接近开关，其特征在于，呈现相同颜色的位于 所述测量端(24)的所述发光二极管(60)和位于所述连接端(26)的所述发光二极管(60) 并联连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的接近开关，其特征在于，在所述测量端(24)和 所述连接端(26)处，每种颜色都有多个发光二极管(60)呈现。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述传感器元件 (34)包括缠绕在电感式接近开关的线圈成形器上的电感线圈，并且在所述印刷电路板 (40)上形成有舌板，所述舌板上设置发光二极管，且所述舌板突入到所述线圈成形器中，并 且所述传感器容座(32)的端面的透明区域能够由设置在所述印刷电路板(40)的所述舌板 上的发光二极管照亮。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的接近开关，其特征在于，所述传感器元件 (34)的检测区横交于、更具体地说是垂直于外壳轴线(86)延伸。
13.根据权利要求12中所述的接近开关，其特征在于，在所述传感器容座(32)的远离 所述传感器元件(34)的检测区的一侧上设置有至少一个透明区域，以用于指示切换状态 和/或操作状态。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测对象的接近开关，其包括外壳套筒，以及设置在所述外壳套筒的一个测量端处的传感器单元，传感器单元包括容纳传感器元件的容座，传感器元件用于检测被测物理变量，且所述接近开关包括设置在所述外壳套筒的一个连接端处的连接件。所述接近开关还包括被容纳于所述外壳套筒中并被设置在印刷电路板上的电子组件，以及设计用于控制所述传感器元件的控制与评估单元，以评估由所述传感器元件测量的信号并向外界发出切换信号。所述印刷电路板的所述测量端和所述连接端设置不同颜色的发光二极管用于指示操作和/或切换状态，其中所述传感器容座具有围绕外壳轴线设置的透明区域和/或位于端面处的透明区域。所述接近开关的特征在于所述连接件具有围绕所述连接件的透明区域，在所述测量端和所述连接端处的所述透明区域是光学上均匀的，所述透明区域中的每一个均包括发光二极管，其能够利用一种颜色照明，并且所述控制与评估单元设计用于控制不同颜色的发光二极管以用于指示不同的操作和/或切换状态。
文档编号H01H13/02GK101971275SQ200980103814
公开日2011年2月9日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者迪克·舍恩 申请人:倍加福有限责任公司