专利名称：继电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有一些负载触头、一个滑块、一个驱动滑块使负载触头与滑块接通的驱动器和一个无接触监视装置的继电器，其中负载触头各有一个可动的接触弹簧，滑块与负载触头的接触弹簧相互作用，监视装置位于继电器的壳体中用于监视负载触头的接通情况。
背景技术：
从US-A-3,821,771中已知一种接触器，其有一个基板，基板上有一个壳体，壳体中有一个致动结构。该致动结构具有一个U形的磁轭，在U形的每个支腿上有一个线圈绕组。U形磁轭与一个U形衔铁共同作用。该接触器有一排静止的触头副，对每一对触头副有一个可动的触桥。这些触桥布置在一个可动的触头支承上。静止的触头布置在接触器的壳体上。当线圈被激活或被减活时，触头支承和触桥与衔铁一起相对壳体移动。在线圈激活时触头通过电磁铁关闭。在线圈减活时，触头通过两个螺旋弹簧的弹力打开。这种接触器只有几个常开接点作为负载触头，而没有常闭接点作为控制触头。
从US-A-4,309,683已知一种用于这样一种接触器的辅助接触装置。该辅助接触装置有一个第二壳体，该第二壳体可以与接触器的第一壳体合并。在该第二壳体中，在一个第二触头支承上设置一个固定的和一个可动的触头。接触器的第一触头支承和辅助接触装置的第二触头支承机械联接，从而使第二触头支承必须强制地与第一触头支承一起运动。同时辅助接触装置的触头关闭和打开。为了连接两个触头支承，在第一触头支承中备有一个沟槽，而在第二触头支承上有一个突起，该突起可嵌入到该沟槽中。辅助接触装置的触头支承与接触器的触头支承的连接使得辅助接触装置的弹簧机构可以取消。
US-A-5,198,789针对US-A-3,821,771提出一种逻辑安全开关，这种安全开关可以按US-A-4,309,683中的辅助接触装置的形式并入到一个接触器中。这种安全开关有一个从安全开关壳体伸出的推杆，该推杆受衔铁运动的作用在触头的打开位置和关闭位置之间来回运动。在壳体中，围绕推杆布置逻辑传感器，在推杆上面布置一个致动器。该致动器根据衔铁的位置有选择地致动逻辑传感器，因此这些传感器产生有关触桥位置的逻辑信号。作为致动器和传感器，建议使用永磁铁和舌簧开关、一个在推杆上的光导体和一个围绕推杆的光发射器和接收器、一个磁铁和电感传感器。在一种优选的实施形式中，推杆具有自己的弹簧机构，该弹簧机构将推杆压向衔铁，从而安全开关不会对接触器的螺旋弹簧加载。
WO92/00599A1公开了一种用于接触器的电子辅助触头。该辅助触头具有至少一个开关元件，该开关元件可以有一个“开”状态和一个“关”状态，以显示触桥在接触器中的位置。辅助触头还有一个操纵元件，该操纵元件与触桥机械连接并可以操纵开关元件。这里，操纵元件有一个致动器用于致动开关元件，该致动器与开关元件没有机械连接。在一个壳体中辅助触头布置在接触器的外侧上。操纵元件借助一个销嵌入到接触器的内部并固定在触头支承上。与销相连的一个滑座与销一起通过触头支承的运动而移动如触头支承在壳体中的那段距离。滑座的位置由传感器测得。传感器建议使用霍尔传感器、电感或电容接近传感器(Nherungssensor)和光学距离传感器。
在这种接触器中，驱动器是尽可能校准的，触桥的运动空间很大，因此不需要任何校准费用来校准触头。驱动器涉及较大的控制电流。触桥弹性地支承，这样可以在较长时间内可靠地产生和中断接触。但是这又会造成很长的开关距离。该接触器没有控制触头。通过添加一个例如电子的辅助触头，可以监视接触器的开关位置。但这种接触器的缺点是其尺寸例如无法使接触器固定到一个电子控制的板坯上。
相反，开头所述形式的继电器设计得很小，弹力和驱动力之间的力比例非常平衡。因此需要较高的费用来校准弹簧元件。这种继电器迄今都具有至少一个控制触头，该控制触头的构造与负载触头类似或相同并借助与之相连的滑块如负载触头操纵。在该继电器中，如果工作触头是一个常开接点，则控制触头是一个常闭接点，或者，如果工作触头是一个常闭接点，则控制触头是一个常开接点。由此可以保证在负载触头和工作触头焊接时控制触头不会关闭，反过来，负载触头和工作触头断开时控制触头不会断开。
这种传统的通过一个控制触头监视继电器负载触头的开关位置的缺点是，或者驱动器必须非常强固，或者控制触头必须校准。两者都会影响继电器的价格。为避免校准费用而选择强固的驱动器还会影响继电器的大小。反过来，选择较小的驱动器则会导致校准费用提高，从而造成成本较高。
DE199 60 399公开了一种机电控制器。这种控制器具体说是一个用于安全断路的安全继电器组件。控制器具有至少一个开关触头。在该控制器中有一个光学传感器，该传感器监视开关触头的开关位置，从而可以取消开关触头和控制触头的共同的强制移动(Zwangsführung)，因此可达到很高的安全性。传感器是一个光学传感器，包括一个发射光线的发射器和一个接收光线的接收器。这里光线位于一个平面内，当开关触头关闭时开关触头的接触面在该平面内相碰。光线也可以位于开关触头在关闭和断开状态下开关触头销所在的平面内。作为另一种选择，传感器可以是反射光栅。为此在接触销上设计一个反射面。
这种结构方式仅适于监视单个的触头。而为了监视安全继电器组件的多个并排的触头，本发明建议设置一个叉式光栅，由发射器发出的光线穿过在接触面部位并排布置的常开接点触头。
这样的监视不适用于在一排中既有常开接点又有常闭接点的继电器。这种监视在即使只有一个常开接点触头关闭时也不会显示出并排布置的常开接点触头之一仍然开着。这种监视首先要求触头沿一条垂直于开关接触销的运动方向的线排成行。因此不可能在被监视的继电器中用一个共同的滑块操纵常闭接点触头和常开接点触头。此外这种监视只能用光学实现。另外在接触面部位监视与一个光学传感器的接触时，由于监视的动态工作方式，必须排除，接触的电压火花未触发错误信号。布置在接触部位的光学传感器还会被弄脏。考虑到在通有负载电流的部件部位的传感器和这些部件之间的电势分送，还要求不小的结构费用或者空间尺寸。此外在这种布置中还必须使所有接触面精确地布置在一条线上，从而光敏技术即使在接触面之间距离为半米时也能显示触头是分开的。为此校准费用增加了。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种开头所述形式的继电器，其中多个可相互通过一个共同的滑决操纵的触头，不管是常开接点还是常闭接点，借助一个共同的监视装置监视。在这种继电器中，驱动器成本和校准费用都可以保持很低。在不加强驱动器的情况下可以降低校准费用，或者不增加校准费用的情况下可以减弱驱动器。有利的是，可以同时降低驱动器和校准费用。
根据本发明，该任务是通过权利要求1的特征实现的。因此，监视装置是一种可无接触操纵的监视装置，具有至少一个布置在壳体中围绕强制移动触头的滑块周围的传感器和至少一个布置在滑块上的致动器。因此由该滑块操纵的机械控制触头可以取消了。该控制触头的接触弹簧不必相应移动，所以驱动力可以降低。此外至少一个接触弹簧不必太校准。对滑块位置的监视有一个优点，即无接触式工作的监视装置不必布置在接触腔中会被弄脏的部位。此外还使得可以在继电器中最佳地分开负载电流循环和控制电流循环。
因为触头与滑块强制地共同移动，传感器在滑块周围的位置和致动器在滑块上、旁或内的布置使得所有被共同滑块接通的触头同时被监视。单个触头保持在位置上，则滑块和与滑块接触的所有其它触头都保持在该位置上。
根据本发明的继电器的监视装置可通过Phnomene光、磁或电容之一来开关、产生或改变电流或电压。这样产生的信号可以用于监视滑块得位置或运动从而监视触头的位置或运动。
这种监视装置例如是-一个发光元件(发射器)和一个光敏元件(传感器)，在一个通过滑块在光线中移动的断路器(反射器或窗式的致动器)的两边；-一个产生一个交变磁场的电磁铁(发射器)，和第二个电磁铁(传感器)，在第二个电磁铁中借助交变磁场通过一个与滑块在磁场中移动的金属桥(致动器)感应出电流；-一个感应回路(传感器)，其形成一个磁场并监视与滑块一起移动的金属件(致动器)的运动；-一个被动感应回路(传感器)，其监视与滑块一起移动的永磁铁(致动器)的运动；-一个舌簧触头(传感器)，其对与滑块一起移动的磁铁(致动器)起反应；一个舌簧开关可以通过已知工作方式用作为常闭接头、常开接头或者换向器；-一个与磁场有关的阻抗(传感器)，其对与滑块一起移动的永磁铁(致动器)响应；-一个霍尔信号发生器(传感器)，在与滑块一起移动的磁铁(致动器)的作用范围。
带有监视负载触头的继电器可具有一个监视装置监视滑块的位置或运动。借助该监视装置可以产生电流或者改变给出的电信号。
这种监视装置除了上述无接触式实施例外还可以有下述接触式实施例-一个压电晶体，其在滑块的一个终点位置受压，-一个滑动电阻，其电阻通过移动滑块改变。
因此通过以下措施可获得一个可处理的信号-产生一个电压，例如通过挤压一个压电晶体或者通过使霍尔传感器经受一个磁场，-触发一个磁通，例如通过曝光一个光电管或一个光电三极管，或者通过将一磁铁靠近一个舌簧开关的开关片来操纵一个舌簧开关，-改变一个磁通，例如通过曝光一个光电阻或者一个光电三极管，-改变一个电压，例如通过曝光一个光敏器件或者一个光电二极管，-改变一个电容器的电容，通过改变两个静止的加荷金属层之间的相对位置，-改变一个感应电流，通过移动磁场或者在磁场中移动一个金属件。
-在一个感应回路中感应一个电流，通过磁场相对感应回路移动，-在一个感应回路中感应一个电流，通过将一个交变磁场转移到线圈芯上，-改变与磁场有关的阻抗的阻抗值，通过改变一个磁场相对阻抗构件的位置。
这些列举不是穷举性的。
在许多这种监视装置中，当特别需要对其校准时，优选可以用电子例如在继电器内部的构件中或者在继电器外部进行，这样监视装置的输出信号可以调到一个可处理的值。根据制造情况在一个带宽内出现的信号值也可以在使用继电器过程中例如通过相应的应用程序分别读作继电器的当前位置。
监视装置的位置在继电器中可以比较自由地选择。在继电器中可以设置一个、两个或多个监视装置。这些监视装置的信号可以根据不同用户用作不同的用途。
附图简要说明
图1是带有两个闭合的常开接点作为负载触头和一个光电监视装置的继电器，图2是图1所示继电器，其中负载触头处于断开位置，图3是带有一个常开接点和一个常闭接点以及两个光电监视装置的继电器，图4是带有两个电磁线圈和两个可动铁桥的感应监视装置，图5是铁桥被移动后的图4所示监视装置，图6是两个舌簧开关，带有一个同时致动这两个舌簧开关的永磁铁，图7是两个舌簧开关，带有一个或者致动这个舌簧开关或者致动那个舌簧开关的永磁铁，图8是带有一个可相对其它电容器面移动的电容器面的滑决，图9是图8所示滑块，但处于被移动的位置，图10是一个被动感应回路，带有一个可相对回路移动的永磁铁，图11是一个引起交变磁场的感应回路，带有一个可相对该回路移动的铁构件，图12是一个感应线圈装置，带有多个分开的感应回路和一个可相对该回路移动的磁铁，图13是第二个感应线圈装置，带有多个分开的主动感应回路和一个可相对该回路移动的铁棒。
具体实施例方式
图1示出了带有两个开关触头13，15的继电器11。触头13，15与一个共同的滑块17相互作用，并被该滑块强制移动。滑块通过一个电磁驱动器12控制。所述强制移动保证了所有触头13，15一起做开关运动或者都不做开关运动。因此在滑块17的位置上可以读出触头13，15是否断开和闭合。滑块17的位置信息必须能够通过电或电子获知。
为此，现有技术中使用了至少继电器触头中的一个。借助该触头可以确定负载触头是否断开和闭合。当负载触头断开时，该触头必须闭合，而当负载触头闭合时，该触头必须断开。
通常这可以由手通过熟练地将使接触弹簧弯曲的力应周到控制触头的一个接触弹簧上来实现。
在图1中，借助一个光电构件监视滑块17的位置。该构件包括一个发光二极管21、一个由于光作用而发出信号的光敏件23和一个断路器25。这里断路器由滑块17本身构成。在滑块17中有一个透光孔27。在图1中因为触头13，15闭合，触发信号的光线被滑块17挡住。相反，在图2中，由于触头13，15断开，透光孔27位于发出光的发光二极管和给出信号的构件23之间。
光线也可以被断路器转向。在这种情况下光线可以转向不同的给出信号的构件23。
如果给出信号的构件23感觉到透过的光的量，则可以获知滑块的中间位置。这种阈值监视可以电子调节和校准。这种校准可以在继电器内部或者在继电器外部由用户进行。反过来，如果给出信号的构件23仅确定了存在光和不存在光，则可以由此只确定终点位置，即断开位置。信号强度的不同可以电子校正。
在图3中示出了一个被激活的继电器11，带有一个常开接点13和一个常闭接点16。为了监视常开接点13，有一个第一光电构件21，23，带有一个第一断路器25和在滑块中有一个透光孔27。对于常闭接点16，有一个第二光电构件22，24，带有一个第二断路器26和在滑块中有同一个透光孔27。
监视也可以反过来进行，即由光线的中断触发信号。在两个给出信号的构件23，24处，有两个透光孔，在这两个透光孔之间有一个断路器，该断路器可通过给出信号的构件23，24中的一个或另一个移动。但出于安全考虑，更优选图示实施形式，因为发出光线失效时，例如由于电流输送中的故障，会造成表示触头闭合的信号。这个位置在强制移动的继电器的安全使用中是关键的位置。
为了校准监视装置，只需要校准发出光和接收光的构件的位置。或者可以只校准透光孔的位置。这种校准可以通过移动构件的位置来实现，这与传统的使接触弹簧弯曲相比简单得多。
也可以不用光电构件，而采用一个通过感应工作的构件。在图4和5中，是另一种实施形式，是通过感应获知滑块的位置。按照图4和5，感应构件具有一个带有一芯的第一线圈31和一个带有一芯的第二线圈32，这些线圈31，32相互平行并列布置。第一线圈31以交流电工作。由此产生的交变磁场被相邻的第二线圈32获得，从而在其绕组中感应出交变电流，该交变电流比输送给第一线圈31的电流弱。通过将铁制桥33移动到两个线圈31，32的相应芯的端部可以使磁场转向。因此，根据桥33的位置在第二线圈32中感应出一个更强的(图4)或者更弱的(图5)交流电。在图4和5中有两个桥33和34，其中一个在一个极拉近磁场，另一个在另一个极拉近磁场。
因此有利的是，用一个滑块17移动桥33。感应出的电流可以被测，并由此计算出滑块的位置。通过在与继电器11相连的软件范围内采取适当措施可以完全电子完成桥33和线圈31，32的校准，其方法是，例如将被测值与触头13，15，16的位置联系起来。在所有产生随滑块17移动位置而变化的信号的实施形式中都有这个优点。
但是也可以借助只有两个开关状态来无接触地实现一个开关信号。在图6和7中，为了说明本发明，图中了示出了一个例子，其中舌簧开关41以本身已知的方式由一个永磁铁43开关。永磁铁43与滑块17一起移动。此时永磁铁到达舌簧开关41附近并开关该舌簧开关。为了安全起见，两个舌簧开关41，42可以同时开关。也可以使两个舌簧开关41，45相继开关。因此例如通过一个单个的磁铁43可以监视例如常闭接点以及常开接点。为了校准一个舌簧开关41，该舌簧开关或者磁铁43可以改变位置。相对舌簧开关改变位置的磁铁43可以开关舌簧开关41，其方法是该磁铁与一个持续存在的、方向相反的、使舌簧开关闭合的磁场叠加。
图8和9示出了一个实施例，其中滑块17的位置借助电容获得。为此滑块17具有一个电容器板51，该电容器板51可与滑块一起相对第二电容器板52移动。由于位置改变，在电容器上测得的特征值也随之改变，根据工作精度而不同的值可以电子校准或者借助软件与触头位置联系起来。
图10中示出了一个磁铁43，该磁铁可借助滑块17相对感应回路53移动。在图11中，一个金属件55可相对一个激活的感应回路53移动。借助这种布置可以获得滑块的运动。在图12中示出了多个感应回路53，54，57，58可在一个磁铁43(和金属件)的两侧沿运动方向前后布置，不同程度地到达可移动的磁铁43的作用范围内。由此不仅可以获得滑块17的运动，而且可以获得滑块17的位置。
图13示出了回路53，63，73也可以垂直于运动方向并列布置，以识别可与滑块17一起移动的棒61的位置和运动。
总而言之，在一个对于继电器的触头来说共同的滑块上、内或旁布置一个致动器。在滑块周围布置一个由该致动器致动的传感器。通过在监视触头的开关位置或开关运动过程中借助致动器在传感器中无接触地产生一个控制信号，可以电子地校准监视装置和/或通过监视装置部件的位置变化来校准监视装置。这可以明显降低校准费用，并使驱动器比较小，因为必须移动的弹簧较少从而开关继电器所需的力减小了。
权利要求
1.继电器(11)，带有一个壳体，在壳体中有-一些负载触头(13，15，16)，分别带有一个可动接触弹簧，-一个滑块(17)，与负载触头(13，15，16)的可动接触弹簧相互作用，可强制移动，-一个驱动滑块(17)的驱动器(12)，用于借助滑块(17)开关负载触头(13，15，16)，和-一个监视装置(例如21，23，25，27)，在继电器的壳体中，用于监视负载触头(13，15，16)的开关，其特征在于，-监视装置(例如21，23，25，27)可无接触地操纵，-监视装置(例如21，23，25，27)在滑块(17)周围有至少一个设置在壳体中的传感器(23，24，32，41，42，45，52，53，54，57，58，63，73)，-监视装置(例如21，23，25，27)至少有一个布置在和设计在滑块(17)上、内或旁的传感器致动器(25-26-27，33，34，43，51，55，61)。
2.根据权利要求1所述的继电器(11)，其特征在于，至少一个监视装置(例如43，53)的设计使得滑块(17)的运动在该监视装置(例如43，53)中触发一个信号。
3.根据权利要求1或2所述的继电器(11)，其特征在于，至少一个监视装置(例如51，52)的设计使得可以根据滑块(17)的位置在该监视装置(例如51，52)中触发不同的信号。
4.根据权利要求1至3之一所述的继电器，其特征在于，在监视装置(例如51，52)中借助电容触发一个信号。
5.根据权利要求1至3之一所述的继电器，其特征在于，在监视装置(例如51，52)中借助光电触发一个信号。
6.根据权利要求5所述的继电器，其特征在于，在滑块(17)上设置一个反射器，以在滑块(17)的一个位置将从一个发射器发出的光线反射到一个接收器上。
7.根据权利要求5所述的继电器，其特征在于，在滑块(17)上设计一个断路器，该断路器在滑块(17)的一个位置将从发射器发出的光线中断，而在另一个位置使光线可以到达一个接收器。
8.根据权利要求1至3之一所述的继电器，其特征在于，在监视装置(例如51，52)中借助感应触发一个信号。
9.根据权利要求1至3之一所述的继电器，其特征在于，在监视装置(例如51，52)中借助磁触发一个信号。
全文摘要
在一个对于继电器的触头(13，15)来说共同的滑块(17)上、内或旁布置一个致动器。在滑块(17)周围布置一个由该致动器致动的传感器。通过在监视触头的开关位置或开关运动过程中借助致动器在传感器中无接触地产生一个控制信号，可以电子地校准监视装置和/或通过监视装置部件的位置变化来校准监视装置。这可以明显降低校准费用，并使驱动器比较小，因为必须移动的弹簧较少从而开关继电器所需的力减小了。
文档编号H01H47/00GK1426080SQ0215025
公开日2003年6月25日 申请日期2002年11月6日 优先权日2001年11月6日
发明者R·韦伯 申请人:埃利斯塔替续器股份有限公司