DE8908132U1 - Electrical switch for moving equipment or equipment parts - Google Patents
Electrical switch for moving equipment or equipment partsInfo
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Description
»*■ £■ · 4.»*■ £■ · 4.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim 1.
Schalter der vorbezeichneten Art werden als sogenannte Bewegung smelder bzw. Lageerkennungsschalter/Sensoren in Geräten oder Geräteteilen eingesetzt, die mehrere Stellungen einnehmen können, wobei die verschiedenen St&iluagen (Neigungen, Bewegungen) bestimmte Folgen (au B. Gefahren) auslösen können.Switches of the aforementioned type are used as so-called motion detectors or position detection switches/sensors in devices or parts of devices that can assume several positions, whereby the various positions (inclinations, movements) can trigger certain consequences (e.g. dangers).
In erster Linie ist hier an eine Verwendung in Bügeleisen und Heizlüftern gedacht. Bleibt z. B. ein eingeschaltetes Bügeleisen längere Z-isit auf seiner Heizflüche unbeweglich stehsn, so besteht Brandgefahr, zumindest die Gefahr einer Beschädigung der Auf lager lache. T-. einer solchen Situation soll der in Rede stehende Schalter, der in diesem Fall geöffnet bleibt, eine entsprechende Information an die Elektronik geben, die daraufhin die Heizung des Bügeleisens nach ca. 15 bis* 30 Sekunden abschaltet. Wird dagegen das Bügeleisen hin- und herbewegt, so öffnet und schließt der Schalter ständig und gibt damit an die Elektronik die Information, daß das Gerät benutzt wird und die Heizung betriebsbereit bleiben muß. Ist das Bügeleisen auf seiner Rückwand abgestellt, so fällt der Schalter in permanente Schließstellung. Dies bedeutet die Information an die Elektronik, daß das Gerät in sicherer Position steht, die Heizung also betriebsbereit bleiben oder - zur Energieeinsparung - nach etwa 10 Minuten abgeschaltet werden soll bzw. kann.This is primarily intended for use in irons and fan heaters. If, for example, an iron that is switched on remains stationary on its heating surface for a long time, there is a risk of fire, or at least a risk of damage to the support surface. In such a situation, the switch in question, which in this case remains open, should send a corresponding message to the electronics, which then switches off the heating of the iron after approx. 15 to 30 seconds. If, on the other hand, the iron is moved back and forth, the switch opens and closes constantly, thereby informing the electronics that the device is in use and the heating must remain ready for use. If the iron is placed on its back, the switch falls into a permanently closed position. This means that the electronics are informed that the device is in a safe position, so that the heating should or can remain ready for use or - to save energy - should or can be switched off after around 10 minutes.
Ähnlich verhält es sich mit einem Heizlüfter: Fällt dieser um, so besteht Brandgefahr. Der in Rede stehende Schalter, der in diesem Fall automatisch schließt, muß also durch entsprechende Information an die Elektronik dafür sorgen, daß die Heizwicklung rasch abgeschaltet wird.The situation is similar with a fan heater: if it falls over, there is a risk of fire. The switch in question, which closes automatically in this case, must therefore ensure that the heating coil is switched off quickly by sending appropriate information to the electronics.
Sicherheitsschalter der in Rede stehenden Art sind als sogenannte Quecksilberschalter bekannt. Wie der Name schon andeutet, besteht ihre Eigenart darin, daß als beweglicherSafety switches of the type in question are known as so-called mercury switches. As the name suggests, their peculiarity is that the movable
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Kontaktkörper Quecksilber verwendet wird. Da dieses Metall bei den auf der Erde üblicherweise herrschenden Temperaturen einen flüssigen Aggregatzustand einnimmt, ist eine hermetische Dichtheit des den Kontaktkörper aufnehmenden Schaltergehäuses notwendig. Denn es leuchtet ein, daß der Schalter nicht mehr funktionsfähig ist, wenn das Quecksilber oder eine Teilmenge davon aas äeai Schaltergehäuse austritt. Die Forderung nach absoluter Gehäusedichtheit ist im übrigen schon deshalb zu stellen, weil es sich bei Quecksilber um einen hochgiftigen Stoff handelt. Hieraus ergibt sich ein vergleichsweise großer Fertigungsaufwand, verbunden mit entsprechend hohen Kosten. Gleichwohl, kann die Möglichkeit eines AusLretens von Quecksilber aus dem Schaltergehäuse niemals völlig ausgeschlossen werden. Umweltschädigungen können aber selbst dann nicht ausgeschlossen werden, wenn der Quecksilberschalter während der gesamten Betriebsdauer des betreffenden Geräts intakt bleut. Das Gerät wird nämlich eines Tages, wenn es ausgedient hat, auf die Küllkippe gelangen und dort vielleicht jahrelang lagern. Dann wird es fast unweigerlich irgendwann zu einem Austreten des giftigen Quecksilbers aus dem Schaltergehäuse kommen.Mercury is used as the contact body. Since this metal assumes a liquid state at the temperatures normally prevailing on earth, the switch housing that houses the contact body must be hermetically sealed. It is obvious that the switch will no longer function if the mercury or a portion of it escapes from the switch housing. The requirement for absolute housing sealing is also necessary because mercury is a highly toxic substance. This results in a comparatively large manufacturing effort, combined with correspondingly high costs. Nevertheless, the possibility of mercury escaping from the switch housing can never be completely ruled out. Environmental damage cannot be ruled out even if the mercury switch remains intact throughout the entire service life of the device in question. One day, when it has served its purpose, the device will end up in the rubbish dump and may be stored there for years. Then it will almost inevitably happen that the toxic mercury will leak out of the switch housing at some point.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, der dauerhaft funktionssicher arbeitet und keine Gefahr für die Umwelt darstellt.The object of the invention is to create a switch of the type described at the beginning, which operates reliably over the long term and does not pose a danger to the environment.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der bewegliche Kontaktkörper als kugelförmiger metallischer Festkörper ausgebildet ist und die fetten Kontakte parallel oder im wesentlichen parallel angeordnet« metallische Kontaktstifte sind und daß jeweils zwei Kontaktstifte durch den in Schließstellung den Abstand zwischen den Kontaktstiften überbrückenden und dabei die beiden Kontaktstifte gleichzeitig berührenden kugelförmige.« Festkörper betätigbar sind.According to the invention, the object is achieved in that the movable contact body is designed as a spherical metallic solid body and the fat contacts are arranged parallel or essentially parallel to metallic contact pins and that two contact pins can be actuated by the spherical solid body which, in the closed position, bridges the distance between the contact pins and simultaneously touches the two contact pins.
Die Erfindung vermeidet die Gefahr eines Austretens des Kontaktkörpers aus dem Gehäuse, indem sie ihn als kugelförmigen Festkörper ausbildet. Zugleich ist dadurch eine hoheThe invention avoids the risk of the contact body escaping from the housing by designing it as a spherical solid body. At the same time, this ensures a high
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Funktionssicherheit und lange Lebensdauer des Schalters gewährleistet. Da die Verwendung giftigen Quecksilbers vermieden wird, ist eine UmweltSchädigung ausgeschlossen. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Schalter vergleichsweise einfach und kostensparend herstellbar, weil an eine Dichtheit des Gehäuses keine besonderen Anforderungen mehr gestellt werden müssen.Functional reliability and a long service life of the switch are guaranteed. Since the use of toxic mercury is avoided, environmental damage is excluded. In addition, the switch according to the invention is comparatively simple and cost-effective to manufacture because no special requirements need to be placed on the tightness of the housing.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen 2 - 17 zu entnehmen.Further embodiments and advantages of the invention can be found in claims 2 - 17.
Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dienen des weiteren AusfUhrungsbeispiele« die in der Zeichnung dargestellt und im folgenden ausführlich beschrieben sind. Es zeigt (Fig. 1 - 8 und 15, 16 jeweils gegenüber der natürlichen Größe stark vergröfler?.) :To illustrate and explain the invention in more detail, the following embodiments are shown in the drawing and described in detail below. It shows (Fig. 1 - 8 and 15, 16, each greatly enlarged compared to the natural size):
Fig. 1 im Vertikalschnitt (Schnitt I-I in Fig. 2) eine Grundausführung eines Schalters nach der Erfindung, mit zwei Kontaktstiften und einem kugelförmigen Festkörper,Fig. 1 in vertical section (section I-I in Fig. 2) a basic design of a switch according to the invention, with two contact pins and a spherical solid body,
Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 in Draufsicht (Gehäusedeckel weggelassen),Fig. 2 the object of Fig. 1 in plan view (housing cover omitted),
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Kräfteverhältnisse beim Kontaktieren der Kontaktstifte durch den kugelförmigen Festkörper, in Draufsicht entsprechend Fig. 2,Fig. 3 a graphical representation of the force relationships when contacting the contact pins through the spherical solid body, in plan view corresponding to Fig. 2,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters, basierend auf vier Kontaktstiften und zwei übereinander angeordneten kugelförmigen Festkörpern, in Draufsicht betrachtet (Gehäusedeckel weggelassen),Fig. 4 shows another embodiment of the switch according to the invention, based on four contact pins and two spherical solid bodies arranged one above the other, viewed from above (housing cover omitted),
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,Fig. 5 is a section along the line V-V in Fig. 4,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters, mit fünf Kontaktstiften und zwei nebeneinander angeordneten kugelförmigen Festkörpern, in Draufsicht entsprechend Fig. 4*Fig. 6 shows a further embodiment of the switch according to the invention, with five contact pins and two spherical solid bodies arranged next to each other, in plan view corresponding to Fig. 4*
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII inFig. 8 a section along the line VIII-VIII in
Fig. 7,
Fig. 9 den Schalter nach Fig. 6 - 8 in (gegenüber Fig. 6-8Fig.7,
Fig. 9 the switch according to Fig. 6 - 8 in (opposite Fig. 6-8
verkleinerter) perspektivischer Darstellung, Fig. 10 ein Schaltbild zu dem Schalter nach Fig. 6-9, Fig. 11 ein Einbaubeispiel eines erfindungsgemäßenreduced) perspective view, Fig. 10 a circuit diagram for the switch according to Fig. 6-9, Fig. 11 an installation example of an inventive
Schalters (schematisch),
Fig. 12 ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einem elektrischen Bügeleisen,switch (schematic),
Fig. 12 an application example of a switch according to the invention in an electric iron,
Fig. 14 - anhand eines elektrischen Schaltkreises - ein ] weiteres Anwendungsbeispiel eines Schalters nach J der Erfindung, z. B. geeignet für einen elek- \ trischen Heizlüfter, \ Fig. 14 - based on an electrical circuit - another example of application of a switch according to the invention, e.g. suitable for an electric fan heater ,
Fig. 15 die Kontaktverhältnisse zwischen kugelförmigem.Fig. 15 the contact conditions between spherical.
Festkörper und einem unbeschichteten Kontaktstift, in Seitenansicht, undSolid body and an uncoated contact pin, in side view, and
Fig. 16 die Kontaktverhältnisse zwischen kugelförmigem Festkörper und einem mit elektrischem Leitlack beschichteten Kontaktstift, in Darstellung entsprechend Fig. 15.Fig. 16 the contact conditions between a spherical solid body and a contact pin coated with electrically conductive paint, in a representation corresponding to Fig. 15.
Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemMBen Kugelschal- _ ters sind besonders gut aus Fig. 1 - 3 - wegen der dort auf das Grundprinzip vereinfachten Darstellung - erkennbar. EsThe structure and mode of operation of the ball switch according to the invention can be seen particularly well in Fig. 1 - 3 - because of the simplified representation of the basic principle.
bezeichnet 10 ein Schaltergehäuse aus einem geeigneten .10 denotes a switch housing made of a suitable material.
elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere einem hitze- (electrically insulating material, in particular a heat (
beständigen Kunststoff, wobei sich Polyarylsulfon oder \ resistant plastic, whereby polyarylsulfone or \
Polyäthersulfon in der Praxis als gut geeignet erwiesen haben. -4 Polyethersulfone has proven to be very suitable in practice. -4
Das würfelförmige, oben offene Gehäuse 10 wird durch einen |The cube-shaped housing 10, which is open at the top, is separated by a |
Deckel 11, der vorzugsweise aus demselben Material wie das &igr; Lid 11, which is preferably made of the same material as the &igr;
Gehäuse 10 besteht, fest verschlossen. Es sind hier verschie- 3Housing 10 is firmly closed. There are various 3
dene Befestigungsarten, z. B. ein Verschweißen von Deckel 11 Idifferent fastening methods, e.g. welding of cover 11 I
und Gehäuse 10, denkbar. |and housing 10, conceivable. |
Innerhalb des Schaltergehäuses 10 ist ein kugelförmiger Kontaktkörper 12 frei beweglich angeordnet. Der kugelförmige Kontaktkörper 12 besteht aus einem festen Metall, z. B. Stahl, ist also als Festkörper ausgebildet. Er kann - zur VeredelungA spherical contact body 12 is arranged within the switch housing 10 and can move freely. The spherical contact body 12 consists of a solid metal, e.g. steel, and is therefore designed as a solid body. It can - for finishing purposes
seiner Oberfläche bzw. zur Erhöhung seiner elektrischen Kontaktfähigkeit - mit einer oder mehreren dünnen Auflagen eines oder mehrerer geeigneter Kontaktwerkstoffe beschichtet sein. Als Kontaktwerkstoffe kommen z. B. in Betracht: Nickel/ Gold, Silber, Platin/ Rhodium und anderes mehr. In der Praxis hat sich eine Beschichtung zunächst mit Nickel (Schichtdicke ca. 10/1) und einer darüber liegenden Goldschicht von ca. 0,1 &mgr; gut bewährt.its surface or to increase its electrical contact capability - be coated with one or more thin layers of one or more suitable contact materials. Possible contact materials include: nickel/gold, silver, platinum/rhodium and others. In practice, a coating with nickel (layer thickness approx. 10/1) and a gold layer of approx. 0.1 μm on top has proven to be very effective.
Der kugelförmige Festkörper 12 kooperiert mit zwei metallischen Kontaktstiften 13, 14, die in einem Abstand, der kleiner als der Durchmesser des kugelförmigen Festkörpers ist, parallel zueinander angeordnet sind und nahezu den gesamten Gehäuseinnenraum in Vertikalrichtung durchsetzen (siehe Fig. 1). Die Kontaktstifte 13, 14 sind im Boden 15 des Gehäuses 10 gehalten, wobei sie in entsprechende Bohrungen 16 eingepreßt oder von dem Material des Gehäuses 10 bei dessen Herstellung - umspritzt bzw. umgössen sein können. An ihren unten aus dem Gehäuse 10 herausragenden Enden sind die Kontakte 13, 14 (in üblicher und daher nicht gezeigter Weise) an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen, derart, daß eine überbrückung der Kontaktstifte 13, 14 durch den kugelförmigen Festkörper 12 ein Schließen des betreffenden Stromkreises bewirkt.The spherical solid body 12 cooperates with two metallic contact pins 13, 14, which are arranged parallel to one another at a distance that is smaller than the diameter of the spherical solid body and pass through almost the entire interior of the housing in the vertical direction (see Fig. 1). The contact pins 13, 14 are held in the base 15 of the housing 10, whereby they can be pressed into corresponding holes 16 or can be molded or cast around by the material of the housing 10 during its manufacture. At their ends protruding from the bottom of the housing 10, the contacts 13, 14 are connected (in the usual and therefore not shown manner) to an electrical circuit in such a way that bridging the contact pins 13, 14 by the spherical solid body 12 causes the relevant circuit to be closed.
Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Innenraum des Schaltergehäuses 10 achssymmetrisch gestaltet. Hierzu besteht die Auflagefläche für den kugelförmigen Festkörper am Gehäuseboden 15"aus einer horizontalen Teilfläche 17 und einer sich daran anschließenden, in Richtung auf die Kontaktstifte 13, 14 ansteigend geneigten Teilfläche 18. Ebenso ws^.t auch der Gehäusedeckel 11 eine horizontale Teilfläche und eine geneigte Teilfläche 20 auf. Die Neigungswinkel der Teilflächen 18, 20 sind einander entgegengesetzt, aber im Betrag gleich und daher in Fig. 1 jeweils mitoC bezeichnet. Aufgrund der symmetrischen Ausbildung bzw. Anordnung der Auflageflächen 17-20 ist eine identische Funktion des Schaltars bei stehendem und hängendem Einbau desselben gewährleistet (vgl. hierzu Fig. 11).As can also be seen from Fig. 1, the interior of the switch housing 10 is designed to be axially symmetrical. For this purpose, the support surface for the spherical solid body on the housing base 15" consists of a horizontal partial surface 17 and an adjoining partial surface 18 which slopes upwards in the direction of the contact pins 13, 14. Likewise, the housing cover 11 also has a horizontal partial surface and an inclined partial surface 20. The angles of inclination of the partial surfaces 18, 20 are opposite to one another, but equal in magnitude and are therefore each designated with oC in Fig. 1. Due to the symmetrical design and arrangement of the support surfaces 17-20, an identical function of the switch is guaranteed when it is installed upright and hanging (see Fig. 11).
Wird das Gerät, in dem der beschriebene Schalter eingebaut ist/ in entsprechender Richtung geneigt und/oder bewegt (beschleunigt)/ so bewegt sich der kugelförmige Festkörper in Richtung der Kontaktstifte 13/ 14, wobei er die Steigung der geneigten Auflage-Teilfläche 18 (bzw. 20) überwindet. Schließlich kommt der kugelförmige Festkörper 12 mit den Kontaktstiften 13, 14 in Berührung. Diese Schließstellung des Schalters ist in Fig. 1 und 2 durch eine gestrichelte Linie 12' angedeutet. Fig. 3 macht deutlich, daß der Abstand der Kontaktstifte 13, 14 und der Kugeldurchmesser des Festkörpers 12 so aufeinander abgestimmt sind, daß die Kontaktstifte 13, 14 in Schließstellung 12' des kugelförmigen Festkörpers 12 auf diesen eine Keilwirkung ausüben, ohne daß es jedoch zu einer Selbsthemmung kommt. Hierfür ist der in Fig. 3 mit/3 bezeichnete Winkel maßgebend, dessen Größe abhängig ist von den miteinander kooperierenden Werkstoffen des kugelfoimigen Festkörpers 12 einerseits und der Kontaktstifte 13, 14 andererseits. Die hierbei auftretenden Kräfteverhältnisse sind aus dem in Fig. 3 eingezeichneten Kräftedreieck besonders deutlich erkennbar. Hierbei bezeichnet der Pfeil P den von dem kugelförmigen Festkörper 12 auf den jeweiligen Kontaktstift 13 bzw. 14 ausgeübten Kontaktdruck, und der mit 1/2G bezeichnete Pfeil bedeutet das halbe Gewicht des kugelförmigen Festkörpers 12. Man kann erkennen, daß der Kontaktdruck P des kugelförmigen Festkörpers 12 auf den jeweiligen Kontaktstift 13 bzw. 14 erheblich größer ist als das halbe Festkörpergewicht. Durch diesen hohen Kontaktdruck P ist eine entsprechend große Schalt·«;' rherheit gewährleistet. If the device in which the switch described is installed is tilted and/or moved (accelerated) in the corresponding direction, the spherical solid body moves in the direction of the contact pins 13/14, overcoming the slope of the inclined support surface 18 (or 20). Finally, the spherical solid body 12 comes into contact with the contact pins 13, 14. This closed position of the switch is indicated in Fig. 1 and 2 by a dashed line 12'. Fig. 3 makes it clear that the distance between the contact pins 13, 14 and the ball diameter of the solid body 12 are coordinated in such a way that the contact pins 13, 14 exert a wedge effect on the spherical solid body 12 in the closed position 12', without self-locking occurring. The angle marked /3 in Fig. 3 is decisive for this, the size of which depends on the cooperating materials of the spherical solid body 12 on the one hand and the contact pins 13, 14 on the other. The force relationships that arise here can be seen particularly clearly from the force triangle shown in Fig. 3. Here, the arrow P indicates the contact pressure exerted by the spherical solid body 12 on the respective contact pin 13 or 14, and the arrow marked 1/2G means half the weight of the spherical solid body 12. It can be seen that the contact pressure P of the spherical solid body 12 on the respective contact pin 13 or 14 is considerably greater than half the weight of the solid body. This high contact pressure P ensures a correspondingly high switching reliability.
Die Schaltsicherheit bei der Berührung des kugelförmigen Festkörpers 12 mit den Kontaktstiften 13, 14 kann aber wie Fig. 15 und 16 deutlich machen - noch weiter dadurch verbessert werden, daß man die Kontakts*: if te 13, 14 im Bereich des Berührpunktes 21 (siehe Fig. 15) und dessen Umgebung mit einem elektrisch leitenden Lack beschichtet. Die betreffende Lackschicht ist (in gegenüber der natürlichen Dicke starker überhöhung) in Fig. 16 eingezeichnet und mitThe switching reliability when the spherical solid body 12 comes into contact with the contact pins 13, 14 can, however, be further improved, as Fig. 15 and 16 clearly show, by coating the contact pins 13, 14 in the area of the contact point 21 (see Fig. 15) and its surroundings with an electrically conductive lacquer. The lacquer layer in question is shown in Fig. 16 (in a much higher thickness than the natural thickness) and is marked with
beziffert. Aufgrund der relativen Weichheit der Lackbeschichtung 12 gibt diese bei der Kontaktierung des kugelförmigen Festkörpers 12 mit dem Kontaktstift 13 bzw. 14 entsprechend nach, wobei ein flächenartiger Kontaktbereich F mit zahlreichen Berühr- bzw. Kontaktpunkten (z. B. 23 - 26) entsteht. Als geeignetes Material für die Beschichtung 22 der Kontaktstifte 13, 14 hat sich Silberleitlack oder Carbonleitlack erwiesen.Due to the relative softness of the lacquer coating 12, it gives way accordingly when the spherical solid body 12 comes into contact with the contact pin 13 or 14, whereby a surface-like contact area F with numerous contact points (e.g. 23 - 26) is created. Silver conductive lacquer or carbon conductive lacquer has proven to be suitable materials for the coating 22 of the contact pins 13, 14.
Fig. 4 und 5 zeigen nun eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters, welche sich durch die Besonderheit auszeichnet, daß zuei kugelförmige Festkörper 12a und 12b in zwei Ebenen übereinander angeordnet sind (vgl. Fig. 5). Diese Maßnahme dient ebenfalls zu einer Erhöhung der Schaltsicherheit des betreffenden Schalters. Eine weitere Besonderheit besteht darin, daß in dem einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Gehäuse 27 insgesamt vier Kontaktstifte 28, 29, 30, 31 - hierbei die Eckpunkte eines Quadrats bildend - angeordnet sind. Die Kontaktstifte 28 - 31 durchsetzen hierbei das gesamte Gehäuse 27 in seiner vertikalen Erstreckung und greifen mit ihren oberen Enden in entsprechende Aussparungen 32, 33 des hier mit 34 bezifferten Gehäusedeckels ein (siehe Fig. 5), Ein weiteres wesentliches Merkmal der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist darin zu sehen, daß die Auflageflächen für die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b im Schaltergehäuse 27 stumpfwinklig/konisch ausgebildet sind. Es handelt sich also um rotationssymroetrische Auflageflächen. Hierbei ist die Auflagefläche für den unteren kugelförmigen Festkörper 12a im Boden 35 des Gehäuses 27 eingearbeitet und mit 36 bezeichnet. Die (untere) Auflagefläche für den zweiten kugelförmigen Festkörper 12b wird durch eine in das Schaltergehäuse 27 - etwa auf halber Höhe desselben - eingesetzte "Zwischendecke" 37 gebildet und ist mit 38 beziffert. An der Unterseite der Zwischendecke 37 ist eine weitere stumpfwinklig/konische Vertiefung 39 vorgesehen, mit der der kugelförmige Festkörper 12a Kooperiert, wenn der Schalter in hängender Einbaulage (also in einer gegenüber der zeichnerischen Darstalluna um 180° aedrehten Position!Fig. 4 and 5 show a special embodiment of a switch according to the invention, which is characterized by the special feature that two spherical solid bodies 12a and 12b are arranged one above the other in two planes (see Fig. 5). This measure also serves to increase the switching reliability of the switch in question. A further special feature is that a total of four contact pins 28, 29, 30, 31 - forming the corner points of a square - are arranged in the housing 27, which has a square cross-section. The contact pins 28 - 31 penetrate the entire housing 27 in its vertical extension and engage with their upper ends in corresponding recesses 32, 33 of the housing cover, numbered 34 here (see Fig. 5). Another important feature of the embodiment according to Fig. 4 and 5 is that the support surfaces for the spherical solid bodies 12a and 12b in the switch housing 27 are obtuse-angled/conical. These are therefore rotationally symmetrical support surfaces. The support surface for the lower spherical solid body 12a is incorporated in the base 35 of the housing 27 and is designated 36. The (lower) support surface for the second spherical solid body 12b is formed by an "intermediate ceiling" 37 inserted into the switch housing 27 - approximately halfway up the same - and is numbered 38. On the underside of the false ceiling 37, a further obtuse-angled/conical recess 39 is provided, with which the spherical solid body 12a cooperates when the switch is in a hanging installation position (i.e. in a position rotated by 180° compared to the drawing representation!
• I * t• I * t
in d«sm betreffenden Gerät eingebaut ist. Eine entsprechende Funktion für den zweitei kugelförmigen Festkörper 12b hat eine in die Unterseite des Gehäusedeckels 34 eingearbeitete gleichartige stumpfwinklig/konische Vertiefung/ die mit 40 bezeichnet ist. Die rotationssymmetrischen Schrägflächen sämtlicher Vertiefungen 36, 39, 38 und 40 haben gleiche Neigimgswinkei f die düiusntsp-rachead in Fig. 5 jeweils mit oCbsseichnet sind.is installed in the device in question. A similar function for the second spherical solid body 12b is provided by a similar obtuse-angled/conical depression, which is worked into the underside of the housing cover 34 and is designated by 40. The rotationally symmetrical inclined surfaces of all depressions 36, 39, 38 and 40 have the same angle of inclination , which are each marked with o in Fig. 5.
Eine Kontaktierung jeweils zweier der Kontaktstift«* 28 - 3\ | durch die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b tritt auf- i grund der im vorstehenden beschriebenen Gegebenheiten immer I dann ein, wenn der Schalter (bezogen auf seine beiden verti- * kalen Hauptebenen) um einen Winkel oC1 (siehe Fig. 5) geneigt wird.? wobei dieser Winkel oC größer sein muß als der Neigungswinkel CC der stumpfwinklig/konischen Auflageflächen 36, 39, 38 bzw. 40. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, sind hierbei insgesamt vier verschiedene Schalterstellungen möglich, die durch gestrichelte Linien angedeutet und mit 12', 1211, 12'" und 12'&ngr;1' gekennzeichnet sind. In der Schalterstellung 12' werden von den Festkörpern 12a und 12b die Kontaktstifte 28, 29 kontaktiert, in der Schalterstellung 12" die Kontaktstifte 28 und 31, in der Schaltetellung 12 · *· die Kontaktstifte 31 und 30 und schließlich in der Kontaktstellung 12111' die Kontaktstifte 29 und 30. Der Schalter vermag damit je nach Neigungswinkel bzw. Bewegungsrichtung des betreffenden Gerätä - insgesamt fünf verschiedene Informationen (hierbei ist die in Fig. 4 und 5 ausgezogen dargestellte mittige Nullstellung der kugelförmigen Festkörper 12a, 12b eingeschlossen) zu liefern. Aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten (siehe oben) ist eine rotationssymmetrische Lageerkennung möglich, so daß der Schalter z. B. für den Einbau in einem elektrischen Heizlüfter (als sogenannter "Totmann- | schalter") geeignet ist. >iDue to the circumstances described above, contact between two of the contact pins 28 - 3 \ | by the spherical solid bodies 12a and 12b always occurs when the switch is inclined (relative to its two main vertical planes) by an angle oC 1 (see Fig. 5).? whereby this angle oC must be greater than the angle of inclination CC of the obtuse-angled/conical contact surfaces 36, 39, 38 and 40. As can be seen from Fig. 4, a total of four different switch positions are possible, which are indicated by dashed lines and marked with 12', 12 11 , 12'" and 12' 1 '. In switch position 12', the contact pins 28, 29 are contacted by the solid bodies 12a and 12b, in switch position 12" the contact pins 28 and 31, in switch position 12 · *· the contact pins 31 and 30 and finally in contact position 12 111 ' the contact pins 29 and 30. The switch can therefore provide a total of five different pieces of information depending on the angle of inclination or direction of movement of the device in question (the one shown in Fig. 4 and 5 (the solid central zero position of the spherical solid bodies 12a, 12b is shown). Due to the design conditions (see above), rotationally symmetrical position detection is possible, so that the switch is suitable for installation in an electric fan heater (as a so-called "dead man's switch"), for example. >i
Als Veranschaulichung des vorgenannten Anwendungsbeispiels % To illustrate the above application example %
eines Schalters nach Fig. 4 und 5 zeigt Fig. 14 (schematisch) Pjof a switch according to Fig. 4 and 5 is shown in Fig. 14 (schematic) Pj
einen Heizlüfter in Form eines Blockschaltbildes. Hierbei be- |a fan heater in the form of a block diagram. Here, |
zeichnet 41 die Heizung des Heizlüfters, die z. B. eine §41 draws the heating of the fan heater, which for example is a §
• ··
Leistung von 2000 Watt aufweisen kann. Die Heizung 41 wird durch einen insgesamt mit 42 bezifferten Bimetallschalter betätigt, der Schaltkontakte 43, 44 und eine Heizwicklung 45 aufweist. Die Heizwicklung 45 des Bimetallschalters 42 ist so geschaltet, daß sie durch den kugelförmigen Festkörper 12a (bzw. - bei einer Doppelkugelanordnung gemäß Fig* 4 und 5 durch die Festkörper 12a und 12b) betätigbar ist. Ia Fig. 14 ist der kugelförmige Festkörper 12a in mittiger Ruhestellung dargestellt. Er berührt hier also nicht das Koataktstiftpö.s,i" 28» 29 bsw. 30, 31. Die Heizwicklung 45 ist also abgeschaltet, und der Bimetallschalter 42 bleibt geschlossen, wobei die Heizung 41 mit elektrischer Energie gespeist wird. Wird nun das Gfträt um einen Winkel CC' gas»= igt, so wird durch den Festkörper 12a das Kontaktstiftpaar 28, 29 bzw. 30, 31 kontaktiert; dar Stromkreis der HeU wicklung 45 schließt sich, der Bimetallschalter 42 Öffnet bei 43, 44, und die Heizung 41 des Heizlüfters wird damit abgeschaltet. Auch bei der aus Fig. 6-10 ersichtlichen Ausführungsform handelt es sich um einen Schalter, bei dem mehrere Kontaktstiftpaare durch einen kugelförmigen Festkörper betätigt werden können. Insofern besteht eine gewisse Obereinstimmung mit der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 4 und 5. Die Variante nach Fig. 6-10 weist jedoch einmal die Besonderheit auf, daß zwar zwei kugelförmige Festkörper - mit 12a und 12b beziffert - vorgesehen sind, diese aber nicht übereinander, sondern nebeneinander in einer Ebene liegen. Des weiteren sind - wie insbesondere Fig. 6 und 9 erkennen lassen nicht vier Kontaktstifte, sondern vielmehr fünf Kontaktstifte vorgesehen, die mi€ 46 - 50 bezeichnet und in dem quaderförmigen Gehäuse 51 - die Konturen eines Trapezes bildend — angeordnet sind. Hierbei bilden die drei Kontaktstifte 47, 48 und 49 eine erste Reihe, der eine zweite Reihe, bestehend aus den Kontaktstiften 46 und 50, gegenüber liegt. Die Kontaktstifte 47 - 49 bilden zwei Kontaktstiftpaare, nämlich 47 und 48 sowie 48 und 49. Zwei weitere Kontaktstiftpaare werden jeweils durch die Eckkontaktstifte 47 und 46 sowie 49 und 50 gebildet.Output of 2000 watts. The heater 41 is operated by a bimetal switch numbered 42, which has switching contacts 43, 44 and a heating coil 45. The heating coil 45 of the bimetal switch 42 is connected in such a way that it can be operated by the spherical solid body 12a (or - in a double ball arrangement according to Fig. 4 and 5 - by the solid bodies 12a and 12b). The spherical solid body 12a is shown in Fig. 14 in the central rest position. It therefore does not touch the contact pin points 28, 29 or 30, 31. The heating winding 45 is therefore switched off and the bimetallic switch 42 remains closed, whereby the heater 41 is supplied with electrical energy. If the device is now rotated by an angle α , the solid body 12a contacts the contact pin pair 28, 29 or 30, 31; the circuit of the heating winding 45 closes, the bimetallic switch 42 opens at 43, 44, and the heater 41 of the fan heater is thus switched off. The embodiment shown in Fig. 6-10 is also a switch in which several contact pin pairs can be operated by a spherical solid body. In this respect there is a certain similarity with the embodiment described above according to Fig. 4 and 5. The variant according to Fig. 6-10 has the special feature that although two spherical solid bodies - numbered 12a and 12b - are provided, these do not lie one above the other but next to each other in a plane. Furthermore - as can be seen in particular from Fig. 6 and 9 - not four contact pins but rather five contact pins are provided, which are designated 46 - 50 and are arranged in the cuboid-shaped housing 51 - forming the contours of a trapezoid. The three contact pins 47, 48 and 49 form a first row, opposite which is a second row consisting of the contact pins 46 and 50. The contact pins 47 - 49 form two contact pin pairs, namely 47 and 48 and 48 and 49. Two further contact pin pairs are formed by the corner contact pins 47 and 46 and 49 and 50.
Der Schalter nach Fig. 6-10 stellt ein Mehrkugelsystem dar, dergestalt, daJB zur Betätigung eines oder mehrerer der vorgenannten Kontaktstiftpaare zwei kugelförmige Festkörper 12a und 12b vorgesehen sind. Wie bei den übrigen AusfPhrungsformen ist auch hier das Gehäuse 51 durch einen Deckel, verschlossen, der mit 52 beziffert ist.The switch according to Fig. 6-10 represents a multi-ball system, in such a way that two spherical solid bodies 12a and 12b are provided for actuating one or more of the aforementioned contact pin pairs. As with the other embodiments, the housing 51 is also closed by a cover, which is numbered 52.
Wie insbesondere aus Fig. 7 use! 8 hervorgeht, ist auch dieser Schalter in seinem Inneren symmetrisch ausgebildet, d. h. die Auflageflachen für die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b am Gehäuseboden 53 einerseits und am Deckel 52 andererseits entsprechen einander. Diese Auflageflächen sind indessen so gestaltet, daß einerseits in Richtung auf die Kontaktstifte 47, 48 und 49 ansteigende Schrägflächen 54, 55 gegeben sind. Darüber hinaus sind aber noch Schrägflächen 56, 57 und 58, 59 vorgesehen, die in Richtung auf die Kontaktstiftpaare 49, 50 bzw. 46, 47 ansteigend geneigt sind. Der Neigungswinkel der Schrägflächen 54, 55 ist jeweils mit oO bezeichnet, während der Neigungswinkel der anderen Schrägflächen 56-59 jeweils die Kennzeichnung &bgr; trägt. Aufgrund dieser konstruktiven Gegebenheiten erfolgt eine unterschiedliche Kontaktierung der Kontaktstifte 46 - 50 durch die Festkörper 12a und 12b bei verschiedenen Schräglagen des in Rede stehenden Schalters. Befindet sich der Schalter in Horizontalstellung, wie dies in Fig. 6-8 dargestellt ist, so liegen die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b in ihren ausgezogen dargestellten Mittelstellungen. Es erfolgt keine Berührung der Kontaktstifte - sämtliche Kontakte sind offen. Wird nua der Schalter in Richtung Ä' geneigt (siehe Fig. 8) so werden die Kontaktstiftpaare 47, 48 und 48, 49 durch die kugelförmigen Festkörper 12a brv. 12b geschlossen, vorausgesetzt, der Neigungswinkel OC1 ist größer als der Schrägflächenwinkel (X-. Entsprechende Kontaktverhältnisse ergeben sich auch, wenn -ler Schalter in X-Richtung (siehe Fig. 6) beschleunigt wird. Die betreffenden Kontaktpoeitionen der kugelförmigen Festkörper 12a und 12b sind in Fig. € und 8 gestrichelt angedeutet und mit 12a1 bzw. 12b' bezeichnet.As can be seen in particular from Fig. 7 and 8, this switch is also symmetrical in its interior, ie the support surfaces for the spherical solid bodies 12a and 12b on the housing base 53 on the one hand and on the cover 52 on the other hand correspond to one another. These support surfaces are designed in such a way that on the one hand there are inclined surfaces 54, 55 which rise in the direction of the contact pins 47, 48 and 49. In addition, however, inclined surfaces 56, 57 and 58, 59 are provided which are inclined in the direction of the contact pin pairs 49, 50 and 46, 47 respectively. The angle of inclination of the inclined surfaces 54, 55 is designated oO, while the angle of inclination of the other inclined surfaces 56-59 is designated β . Due to these design conditions, the contact pins 46 - 50 are contacted differently by the solid bodies 12a and 12b at different angles of the switch in question. If the switch is in the horizontal position, as shown in Fig. 6-8, the spherical solid bodies 12a and 12b are in their solid middle positions. The contact pins do not touch - all contacts are open. If the switch is only tilted in the direction of Ä' (see Fig. 8), the contact pin pairs 47, 48 and 48, 49 are contacted by the spherical solid bodies 12a and 12b. 12b is closed, provided that the angle of inclination OC 1 is greater than the angle of the inclined surface (X-. Corresponding contact conditions also arise when the switch is accelerated in the X direction (see Fig. 6). The relevant contact positions of the spherical solid bodies 12a and 12b are indicated by dashed lines in Figs. € and 8 and are designated 12a 1 and 12b', respectively.
Wird der Schalter z. B. in einem Bügeleisen (vgl. hierzu Fig. 12 und 13) - als Neigungs- und Bewegungsschalter eingesetzt, so entspricht die in Richtung oC' (Fig. 8) geneigte Position des Schalters der in Fig. 13 dargestellten Rückenlage des Bügeleisens.If the switch is used, for example, in an iron (see Fig. 12 and 13) - as a tilt and movement switch, the position of the switch inclined in the direction oC' (Fig. 8) corresponds to the back position of the iron shown in Fig. 13.
Wird dagegen der Schalter in Seitenlage geneigt - die betreffenden Neigungsrichtungen sind in Fig. 7 jeweils mit &bgr; ' bezeichnet - so findet eine Kontaktierung entweder des Kon-If, however, the switch is tilted to its side - the respective tilt directions are marked with β ' in Fig. 7 - contact is made either of the contact
l-alrtiiiflffna·»· AC l-alrtiiiflffna·»· AC AH ^nrok 4·&eegr; kxHiiUX^minan riiatlrKrnai- 1 AH ^nrok 4·&eegr; kxHiiUX^minan riiatlrKrnai- 1
oder des Kontaktstiftpaares 49, 50 durch den kugelförmigen Festkörper 12b statt. Die letztgenannte Kontaktposition ist in Fig. 6 veranschaulicht. Die beiden kugelförmigen Festkörper 12a und 12b nehmen hierbei jeweils die in gestrichelten Linien angedeuteten Positionen 12a1' bzw. 12b11 ein. Auch hier muß aber die Voraussetzung erfüllt sein, daß der Neigungswinkel yd' - sei es in der Richtung C, sei es in der Richtung B (vgl. hierzu Fig. 9) - größer ist als der Winkel &bgr; der jeweils zur Wirkung kommenden Schrägflächen 56, 57 bzw. 58, 59.or the contact pin pair 49, 50 by the spherical solid body 12b. The latter contact position is illustrated in Fig. 6. The two spherical solid bodies 12a and 12b each assume the positions 12a 1 ' and 12b 11 indicated in dashed lines. Here too, however, the prerequisite must be met that the angle of inclination yd' - whether in the direction C or in the direction B (cf. Fig. 9) - is greater than the angle β of the respective inclined surfaces 56, 57 or 58, 59 that come into effect.
Eine Besonderheit besteht noch darin, daß das Gehäuse 51 so naefaitst ist dsS bei dsr im v*%*"ei******iicL<"n Arlä**ts2rt2n Ssitsn— lage des Schalters (Neigung in Richtung C bzw. B, Fig. 9) der Kontaktstift 48 durch keinen der beiden kugelförmigen Festkörper 12a bzw. 12b berührt werden kann.A special feature is that the housing 51 is so thin that when the switch is in the upright position (inclination in direction C or B, Fig. 9), the contact pin 48 cannot be touched by either of the two spherical solid bodies 12a or 12b.
In Fig. 10 ist nun die im vorstehenden beschriebene Wirkungsweise des Schalters nach Fig. 6-8 noch einmal anhand eines Blockschaltbildes veranschaulicht. Hieraus wird deutlich, daß der Kontaktstift 48 einerseits und die Kontaktstifte 46, 50 - letztere gemeinsam - andererseits jeweils an dem Pluspol eines elektrischen Stromkreises anliegen. Dagegen liegen die beiden übrigen Kontaktstifte 47, 49 an Erde. Es sind zwei Ausgänge der Schaltung vorgesehen, die in Fig. 10 mit 60 bzw. 61 beziffert sind. Aufgrund dieser Schaltung der Kontaktstifte 46 - 50 ergeben sich bei den verschiedenen möglichen Positionen (A-D, vgl. Fig. 9) des in Rede stehenden Schalters die folgenden Pegel der Ausgänge 60 bzw. 61.In Fig. 10, the previously described operation of the switch according to Fig. 6-8 is illustrated again using a block diagram. From this it is clear that the contact pin 48 on the one hand and the contact pins 46, 50 - the latter together - on the other hand are each connected to the positive pole of an electrical circuit. In contrast, the two remaining contact pins 47, 49 are connected to earth. Two outputs of the circuit are provided, which are numbered 60 and 61 in Fig. 10. Due to this connection of the contact pins 46 - 50, the following levels of the outputs 60 and 61 result for the various possible positions (A-D, see Fig. 9) of the switch in question.
Befindet sich der Schalter in neutraler Horizontalstellung
(Position A) so wird keiner der Kontaktstifte 46 - 50 von
den kugelförmigen Festkörpern 12a bzw. 12b berührt (siehe
hierzu Fig. 6-8 und obige Ausführungen); beide Ausgänge 60
und 61 haben daher den Pegel "HIGH". Wird der Schalter in
Richtung B geneigt so erfolgt eine Kontaktierung der Kontaktstifte 46/ 47 durch den kugelförmigen Festkörper 12a (siehe
Fig. 6 - 8); in diesem Fall gilt für den Ausgang 60 wiederum
die IPegelbezeichnung "HIGH", während der Ausgang 61 die Pegelstellung
"LOW" einnimmt. Die identische Pegelstellung derIf the switch is in neutral horizontal position
(Position A) then none of the contact pins 46 - 50 of
the spherical solid bodies 12a and 12b (see
see Fig. 6-8 and above); both outputs 60
and 61 therefore have the level "HIGH". If the switch is in
If the contact pins 46/47 are inclined in the direction B, the spherical solid body 12a is contacted (see
Fig. 6 - 8); in this case, the output 60 is again
the IP level designation "HIGH", while output 61 assumes the level position "LOW". The identical level position of the
&igr; Ausgänge 60, 61 ergibt sich bei Neigung des Schalters in ) Richtung C, bei der das Kontaktstiftpaar 49, 50 durch den | Festkörper 12b kontaktiert wird (vgl. hierzu auch Fig. 6-8 *! und die obigen Ausführungen). &idigr;&igr; Outputs 60, 61 result when the switch is tilted in ) direction C, where the contact pin pair 49, 50 is contacted by the | solid body 12b (see also Fig. 6-8 *! and the above explanations). &idigr;
Wird dagegen der Schalter in Richtung D geneigt (Neigungs- \ If, however, the switch is tilted in direction D (tilt \
winkel OC1 in Fig. 8) so erfolgt eine Berührung des Kontakt- |angle OC 1 in Fig. 8) the contact surface is touched |
stiftpaares 47, 48 durch den Festkörper 12a und eine Be- |pin pair 47, 48 through the solid body 12a and a loading |
rührung des Kontaktstiftpaares 48, 49 durch den Festkörper 1contact of the contact pin pair 48, 49 through the solid body 1
12b. In diesem Fall ist der Ausgang 60 durch den Pegel "LOW" |12b. In this case, the output 60 is controlled by the level "LOW" |
gekennzeichnet, während der andere Ausgang 61 die Pegel- &iacgr;while the other output 61 indicates the level &iacgr;
position "HIGH" einnimmt. i position "HIGH". i
Wie bereits mehrfach erwähnt wurde, sind sämtliche aus der J Zeichnung ersichtliche und im vorstehenden beschriebene \
Schalter aufgrund ihrer symmetrischen Ausbildung so konzipiert, daß sie sowohl in stehender wie auch in hängender l:
Lage in das betreffende Gerät, z. B. in einen Heizlüfter h (vgl,, Fig. 14) oder in ein Bügeleisen (vgl. hierzu Fig. 12 J
und I3) eingebaut werden können. Diese beiden Einbauaöglich- I
keit«n illustriert Fig. 11 in schematischer Darstellung. j
Hierbei bezeichnet 62 eine Leiterplatte, auf dem das betref- j fende Schaltergehäuse - 10 bzw. 27 bzw. 51 - in stehender |
Position (linke Seite) oder in hängender Position (rechte
Seite) angeordnet sein kann. Die Befestigung erfolgt hierbei
jeweils durch Verlöten der Kontaktstifte mit der Leiterplatte
62. Bei der in Fig. 11 links angedeuteten stehenden Variants I
befindet sich die Lötstelle unten und ist mit 63 beziffert. I Dagegen liegt bei der in Fig. 11 rechts angedeuteten.As has already been mentioned several times, all the switches shown in the drawing and described above are designed, due to their symmetrical design, in such a way that they can be installed in the relevant device, e.g. in a fan heater (see Fig. 14) or in an iron (see Fig. 12 J and I3), in either an upright or hanging position . Fig. 11 illustrates these two installation options in a schematic representation. 62 here designates a circuit board on which the relevant switch housing - 10 or 27 or 51 - can be installed in an upright position (left side) or in a hanging position (right side).
side). The fastening is done
by soldering the contact pins to the circuit board
62. In the case of the standing variant I shown on the left in Fig. 11, the soldering point is at the bottom and is numbered 63. In contrast, in the case of the variant I shown on the right in Fig. 11, the soldering point is at the bottom and is numbered 63.
hängenden Variante die Lötstelle auf der Oberseite der Leiterplatte 62. Sie 1st hler mit 64 bezeichnet.In the hanging version, the soldering point is on the top of the circuit board 62. It is marked 64.
Bei dem Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters nach Fig. 12 und 13 ist - wie Fig. 12 erkennen läßt - eine stehende Position des betreffenden Schalters auf der Leiterplatte 62 gewählt.In the application example of a switch according to the invention according to Fig. 12 and 13, as Fig. 12 shows, a standing position of the switch in question on the circuit board 62 is selected.
Claims (17)
Priority Applications (2)
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DE8908132U DE8908132U1 (en) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | Electrical switch for moving equipment or equipment parts |
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Applications Claiming Priority (2)
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DE8908132U DE8908132U1 (en) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | Electrical switch for moving equipment or equipment parts |
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Publication Number | Publication Date |
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DE8908132U1 true DE8908132U1 (en) | 1989-08-24 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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