CN101169018B

CN101169018B - 关闭装置

Info

Publication number: CN101169018B
Application number: CN2007101823858A
Authority: CN
Inventors: M·施米德
Original assignee: Pilz Auslandsbeteiligungen GmbH
Current assignee: Pilz Auslandsbeteiligungen GmbH
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: DE502007000822D1; US20080094158A1; JP2008106600A; EP1916365B1; ATE433036T1; EP1916365A2; ES2326140T3; CN101169018A; EP1916365A3

Abstract

本发明涉及一种关闭系统，其包括电磁体(13)和将电磁体(13)的磁路闭合的轭板(23)。在该关闭系统中，电磁体(13)用固定元件(31，33)围绕一个中央轴线上的一个点可以摆动地并且在该中央轴线的纵向上抗拉地固定。所述中央轴线垂直于电磁体(13)和轭板(23)之间的接触平面(15)延伸并且穿过闭合的电磁体(13)的吸持力的中心。由此作用一个克服磁力的力，其用于总是与磁力同轴地将轭板(23)从极面(15)上脱离开，由此避免轭板(23)单侧地从极面(15)上脱离开。

Description

关闭装置

技术领域

本发明涉及一种磁性的安全关闭装置，其包括电磁体和与该电磁体共同作用的轭板。

背景技术

由德国实用新型231837号公开了一种可以拧上的磁性门锁栓，其中一个带有两个桶形拱曲的极板安置在一个第一部件中。极板与一个圆的活动的附着板共同作用。为了能够精确地将附着板调节到永久磁体的两个极板上，附着板中的孔保持得约大于固定螺钉的杆直径并且配置有一个相应的凹陷部。在将附着板拧到家具门上时，附着板下面插入了一个由尽可能弹性的塑料制成的垫片。由此实现了，该圆形的附着板由于塑性的衬垫而能够倾斜到这样的程度，使得它精确地贴附在两个极板上。仅仅这样就实现了磁体的完全的短路。

由EP1430497已知一种关闭系统，其中在一个第一部件中平列地安装了一个电罐形磁体和一个读数头组件。该第一部件设置用于固定地安装在一个要用活动的闭锁件封闭的开口的优选是不活动的边缘上。第二部件由对应元件和基础元件组成，其中对应元件在操作方向上不能够移动地和相对于至少两个垂直于操作方向的轴线可以转动地固定在基础元件上。，如在柜子门的磁性关闭系统中常见的那样，该可转动性用于对应件的支承面与磁体的支承面的精确定向，从而实现磁路的完美的短路。

已经表明，磁体的吸持力取决于磁体和轭的精确的相对位置。相对位置的精确度取决于精确的安装。但是它还取决于闭锁件相对于要封闭的开口的位置的改变，例如由于暴力作用和老化的结果。

由FR-A-2654143公知一种电磁式闭锁装置，其中电磁体用螺钉固定在配合板上，该对配合固定在成型门框中。磁体沿着轴向设有孔，该孔在朝向背侧的方向上具有直径较小的部段而在朝向极侧的方向上具有直径较大的部段。该孔中安装所述螺钉。它的头部在具有直径较大的部段的底部处压紧在具有直径较小的孔的边缘上，它的螺纹端拧入配合板中。在配合板和电磁体之间布置了橡胶环，它允许电磁体可以相对于配合板做轻微的摆动。由此电磁体和固定在门上的轭板在门关闭式整个面地相互贴合在一起。在磁体的这种固定方式上磁体的围绕在中央轴线上的摆动点的可摆动性是其优点，此外该摆动点位于相对靠近磁体极面的地方。由此在适应极侧的倾斜时磁体仅仅产生了很小的移动。该现有技术的缺点是磁体受到影响磁流的孔的削弱。

发明内容

面对现有技术，本发明的任务是提供一种安全关闭装置，其中实现尽可能大的磁体吸持力。此时装置对于两个共同作用的部件的相对位置的精确度允许相对较大的公差。由此，即使当闭锁件大约开始倾斜或者由于暴力被从原始位置上挤压，也应该保持该吸持力。除了为了保护完全的磁短路以外，特别还应该在对用关闭装置封闭的闭锁件进行开启试验的情况下将克服磁体的吸持力的力施加到装置上时，使磁体的吸持力得到优化。即使当磁体和轭板之间的相对位置不是或者不再是最佳的时，该吸持力也应该是最佳的。

按照本发明，该任务通过一种关闭装置来解决。该关闭装置包括电磁体和将电磁体的磁路闭合的轭板，该电磁体通过从中央处固定在电磁体上的销钉可以围绕一个中央轴线上的一个点摆动地并且在该中央轴线的纵向上抗拉地固定在一个基础上，该中央轴线垂直于电磁体和轭板之间的接触平面延伸并且穿过闭合的电磁体的吸持力的中心。根据本发明，销钉不可摆动地固定在电磁体上，并且销钉可摆动地支承在基础上。

此外本发明还通过一种关闭装置来解决。该关闭装置包括电磁体和将电磁体的磁路闭合的轭板，在该关闭装置中，电磁体是罐形磁体并且具有形成一个中央极的中央铁心和一个在罐底部与该中央铁心连接的并且形成一个周边极的环，并且它的绕组构造在铁心和环之间，其特征在于，在该电磁体中，在其极侧上的中央极的直径大于在绕组区域中的铁心的直径。

如上所述，关闭装置包括电磁体和将电磁体的磁路闭合的轭板。按照本发明，该电磁体通过固定元件可以围绕一个中央轴线上的一个点摆动地并且在该中央轴线的纵向上抗拉地固定。该中央轴线此时垂直于电磁体和轭板之间的接触平面延伸并且穿过闭合的电磁体的吸持力的中心。

已经表明，根据磁体从轭板上是中心地或偏心地拉开的不同情况，磁体的吸持力承受大的波动。因此，如在现有技术中建议的那样，如果轭板围绕轭板的中央轴线上的一个点可以活动地抗拉地连接到一个基础，例如底座或者基板上，那么这个条件通常不会满足。因为，如果轭板的中央轴线不延伸通过电磁场的力中心，那么磁力就不是中心地引导到轭板上。如果现在从外部将沿着打开方向作用的力引入到磁体和轭板之间的该连接部中，那么轭板就倾斜，因为力是偏心地作用在轭板上。在适合用于关闭装置的具有大约5厘米直径的罐形磁体的情况下进行了试验。在整个面地和中心地引入力的情况下和在整个面地和以5毫米偏心地引入力的情况下测量了吸持力。此时查明吸持力减小35％。

但是，由于按照本发明将电磁体对中心地和活节式地连接，磁力总是作用在与克服该磁力作用的力的相同轴线上，后者试图将磁体从轭板上脱开。由此即使在轭板相对于磁体不是最佳地对准时也实现最佳的吸持力。轭板的接触面优选约大于电磁体的极面，从而该极面即使在稍微的错开布置时也整个面地贴紧在轭板上。有利的是轭板牢固地和不活动地固定在底座或者基板上。它也可以相对于该基础以这样小的程度摆动，使得轭板的倾斜变形可以通过磁体的可活动性来补偿。它也可以只是为了调整轭板和电磁体而是可倾斜的并且在调整之后与基础固定连接。

为了可以摆动地和中心地连接电磁体，固定元件包括从中心不可摆动地固定在电磁体上的销钉，该销钉本身则可摆动地支承在一个基础，亦即底座或基板上。销钉的轴线与电磁体的中央轴线重合。由于是弹性支承，当将拉力沿着销钉或者中央轴线的方向施加到电磁体上时，电磁体总是运动到最佳的位置上。不可摆动地固定在电磁体上的销钉不中断电磁体中的磁流，从而设置销钉不会使磁体削弱。因此相对于所达到的吸持力磁体可以具有较小的尺寸。

为了弹性地连接磁体，将销钉引导通过基础中的特别是基板中的孔。在基础的特别是基板的背离磁体的一侧上设有位于销钉的头部构造和基础之间的中间衬垫。为了使所希望的活动自由度存在，孔的直径必须大于销钉的直径。在销钉和孔之间同样合适地设有弹性中间衬垫，特别优选的是构成两个弹性中间衬垫的橡胶套管。为了磁体也相对于基板进行支撑，该套管或者一个单独部件形成磁体和基础例如基板之间的弹性的中间衬垫。

也可以采用金属的弹簧元件作为弹性的中间衬垫。

基础可以是关闭装置的一部分，亦即一个基板，或者是一个其中要使用该装置的机器的或者一个危险空间的一部分，亦即一个底座。

在关闭装置中以本身公知的方式合适地设置至少一个用于监测关闭装置的闭合状态的监测元件。

如果存在与电磁体相邻的或者在电磁体内部的对磁场响应的机电的或电子的部件，那么就可以监测磁路的闭合状态。因此可以确定轭板是否贴紧。该部件只是在轭板贴紧时从而磁力闭合时，和在电磁体接通并且因此吸持力确实也作用时发出希望的信号。如果轭板没有贴紧或者磁体没有被接通，那么磁力对该元件的作用明显较小，并且该元件发出可以区别的另一种信号。在舌簧开关的情况下，触头被闭合或者中断，在霍尔传感器的情况下，其信号是大大不同的。

不将电磁体和轭板直接固定在底座上是符合目的的。因为如果第一部件由支承电磁体的第一基板构成和第二部件由支承轭板的第二基板构成，那么这些部件就能够设计成专门地固定在底座上。电磁体并且也包括轭板相对于这些基板的固定可以在工厂中径向控制。此外在这些基板中或者在这些基板上可以固定其他的部件。

虽然第一基板可以围绕中央轴线上的一个点摆动地并且在中央轴线的纵向上抗拉地固定在底座上。但是优选的是将电磁体围绕中央轴线上的该点摆动地并且在中央轴线的纵向上抗拉地固定在第一基板上。

类似的情况也适用于轭板。但是轭板的可摆动性具有较低的重要性。轭板的可摆动性不是必须要保证围绕轭板的中央轴线上的一个点进行。而是轭板在安装状态下尽可能不变形地安装。它的可摆动性应该确切地说用于它的定向的初始调节。

符合目的的是，两个部件中的一个部件配置有永久磁体，而另一个部件配置有对永久磁体的磁场产生响应的机电的或者电子的元件。优选的是第一基板或者第二基板装配该永久磁体，而另一个基板装配该对永久磁体的磁场产生响应的元件。这种元件优选是舌簧触头，但也可以是霍尔传感器或类似物。

第一和第二部件，优选是第一和第二基板，各具有两个相互不接触地进行相互作用的电子的发送/接收装置中的一个。该装置可以按照编码地相互通信。因此，通过在两个部件上或内部设置这种装置可以实现操作安全性的提高。这种发送/接收装置可以是基于应答器技术的RFID、两个通信的红外发送/接收单元、或者其他类似物。

在一个优选的实施例中关闭装置是这样地设计的，即永久磁体的磁场对对该永久磁体的磁场产生响应的机电或电子的元件的效应使得电磁体被接通。相反，发送/接收装置之间的相互作用有利地用于识别相互接近的部件。但是也可以不同地设置永久磁体和发送/接收装置的效应。

有利的是设有一个保护线路，通过它监测一方面是否存在发送/接收装置的信号和另一方面是否存在与电磁体相邻地或者在电磁体内部设置的、对电磁体中的磁流响应的机电的或电子的元件的信号。如果两个信号都存在，那么磁路通过正确的轭板闭合并且电磁体以足够的强度进行吸拉。该信息精确地与保证安全性的信息相一致，即危险空间得到防范并且没有发生对安全关闭装置的操作。

例如对永久磁体响应的舌簧触头的附加信息可以仅用于指示当轭板贴紧在极面上时电磁体才被接通。但是它此时也构成安全监测中的一个链节。因为如果外来的极板贴紧了，那么由此可以得出在正确的位置上没有永久磁体，以便也能够接通电磁体。

有利地，电磁体是罐形磁体。它具有形成一个中央极的中央铁心。此外它具有在罐底部与该中央铁心连接的并且形成一个周边极的环。它的绕组构造在该铁心和该环之间。该电磁体的特征在于，中央极在其极侧上的直径大于在绕组区域中的铁心的直径。换句话说，铁心构造成线圈的形式并且由此在绕组之前和之后各具有一个环形的凸缘。该凸缘一方面构成罐底部，另一方面构成极面上的中央极。在罐底部区域中的凸缘具有的直径大于在极面区域中的凸缘。该环由固定支承在构成底板的凸缘上的管构成。该凸缘可以作为环设置在圆柱形的铁心上。线圈形的铁心也可以由一个整体部件形成，特别是车削地形成。

附图说明

附图中示出了本发明的一个实施例，其中

图1显示了通过一个安装后的按照本发明的关闭装置在闭合状态下的示意横截面视图；

图2显示了通过该关闭装置在打开状态下的示意横截面视图；

图3显示了通过带有两个电磁体的关闭装置的示意横截面视图；

图4显示了该关闭装置的两个部件的示意视图；

图5显示了通过另一种构造的关闭装置的示意横截面视图。

具体实施方式

在图1中安装在底座71上而在图2中从底座上脱开地示出的装置10包括第一部件1和第二部件2。第一部件1大体上由第一基板11和固定在其上的电磁体13构成。第二部件2大体上由第二基板21和固定在其上的轭板23构成。第一部件1和第二部件2牢固地和不能够移动地安装在底座71上。第一部件1固定在一个固定的底座71上，在该底座中有一个可以闭锁的开口。第二部件2固定在一个用于闭锁该开口的闭锁件上。在打开开口时，两个部件的底座71相互分开，并且由此将两个部件相互拆开。在图2中示出了处于相互分开位置上的部件1，2。

电磁体13在第一基板11上抗拉地但是可以活动地固定住。这种可活动性局限于电磁体在所有方向上围绕与其极面15平行的轴线的可摆动性。

这种可活动性通过电磁体在基板11上的安装来实现。在电磁体13上固定有销钉31。销钉31延伸通过基板11中的孔。在孔的后面在销钉上形成头部33。该头部例如可以通过螺母或者螺钉头构成。在基板11和用于电磁体的固定机构(销钉31，头部构造33)之间有一个弹性的形式为橡胶件的中间衬垫35。作为橡胶件的替代，还可以设置两个螺旋弹簧或者弹簧座圈，它们弹性地填充在电磁体和基板11之间的空间中，如在头部构造33和基板11之间那样。由此实现将电磁体可以摆动地固定在基板上并且由此固定在底座上。由于中间衬垫35弹性地构成，电磁体13总是呈现在一个基本的定向上。但是当电磁体13与轭板23组装起来时将精确地平行于轭板23定向并且整个面地贴紧。在两个部件的定向上的较小的偏差将由此被吸收。

因此通过一个中央销钉固定电磁体是重要的，因为在从被激励的电磁体13中拉出轭板23时，由于这种固定，在轭和电磁体之间的力总是与垂直于接触平面的并且通过固定点的轴线重合。由此保证了该力总是能够垂直于接触平面和极面地出现而没有倾覆力矩作用在电磁体13和轭板23上。由此使电磁体和轭之间的附着力得到优化。

对于发明关键的是，电磁体可以围绕其摆动的摆动点位于一个垂直地和相对于磁力从中心穿过极面的轴线上。磁力的位置通过电磁体确定，而不是通过轭板。因此，轭板尽可能牢固地与底座和安装轭板的部件2 1连接。但是它同时可以轻微摆动地固定。它例如可以作为插入件设置到部件21中。轭板的可摆动性必须严格限制。使得电磁体能够与轭板一起进行倾覆运动并且因此不会产生偏心力。它应该有利地仅仅用于对定向的初始的或者偶尔的调节。

在安装电磁体的第一基板11中和在电磁体13中集成有电气和电子元件，其用于关闭装置的运行的安全。它们是

1.舌簧触头37，其贴紧地布置在电磁体13上。一旦电磁体对磁体板施加一个足够大的力，该舌簧触头就切换，即它对电磁体中的磁流发生反应。该舌簧触头仅仅当电磁体处于足够的电流下和紧密地贴紧轭板时才切换。否则电磁体中的磁流就太小而不能够使舌簧触头切换。一个在操纵上作为轭板布置的外来部件必须具有例如4至6mm的最小厚度，以便磁流达到使舌簧触头动作的足够的尺度。

2.舌簧触头41，其布置在第一部件11中，和永久磁体43，其布置在第二部件21中。该舌簧触头41通过永久磁体43的磁场进行切换。因此可以监视关闭装置是否处于闭合位置。

3.RFID发送器/接收器元件51，其布置在第一部件1中，和应答器53，其布置在第二部件21中。它们用于关闭装置的操纵安全。它们首先不必监视装置的两个共同作用的元件的相对位置，而是仅仅监视轭板对磁体的所属性。当在轭板和极面之间操纵地设置一个外来铁板的情况下它们的作用距离小于这两个发送/接收元件的距离时，它们借助于具有足够厚度的外来铁制件通过电磁体的短路来排除操纵。

利用这种安全元件在很大程度上排除了对装置的操纵，因为：

如果RFID元件51，53本身不识别，则可以排除危险空间的启用。如果它们本身识别，则实际上保证了接近的轭板是正确的轭板。

如果该正确的轭板没有被电磁体正确地吸引，那么舌簧触头37就不切换。这可能具有这样的原因，电磁体没有获得电流或者电流太少，或者轭板没有贴紧。但是，如果舌簧触头被切换，则轭板贴紧并且电磁体被供给足够的能量。

永久磁体主要用于切换电磁体。它应该保证只有在轭板紧密地贴紧时或者至少几乎贴紧时电磁体才接通。这样就防止了当轭板触到极面上时出现很高的速度。此外，通过该永久磁体和对永久磁体反应的元件实现了在安全措施链中的一种附加的保险。如果没有永久磁体或者永久磁体和对永久磁体反应的元件之间的距离太大，则可以排除将开口识别为被闭锁件闭合。

在图3和4中示出了一个按照本发明的具有两个电磁体的关闭装置。第一基板11设有一个孔，孔中布置一个销钉31。销钉锚固在一个外壳中，该外壳中组合有两个电磁体13a和13b。在这种情况下中央轴线是两个电磁体的公共作用轴线。第二基板21相应地安装两个轭板23a，23b，它们单独地插入到基板中。

在图4中示出了第一部件1和第二部件2的极面15a，15b和轭板 23a，23b的视图。由此看到，罐形磁体的绕组腔是柱形的环腔，即具有圆环形的横截面。该形状对于绕组是最有利的。但是，为了使装置具有细长的轮廓，罐形磁体13和轭板23的外部轮廓在侧面上被切割。形成周边极的环在两个相互相对的侧面上比在它的周面的其他部分上构造得较薄。电磁体13a，13b安装到一个公共的矩形的外壳中。舌簧触头37，其在图1至3中位于一个中间剖切面中地示出，可以分别组合在外壳的一个角部上，以便第一部件1的结构尺寸不会变得太长。用于两个电磁体的两个舌簧触头可以尽可能地分别与其他的电磁体相间隔地布置，以便可靠地仅仅对其中一个电磁体发生反应。

带有电磁体的外壳可以摆动地固定在基板11上。

在图5中示出的备选构造的关闭装置10具有以下的不同之处：与图2所示的关闭装置的区别是，舌簧触头41和RFID元件51不是组合在基板11中，而是在一个可以摆动地支承在基板11上的外壳中，在该外壳中还布置了电磁体13。为了使该外壳不能够围绕销钉31转动，设置了一个防转动机构。它包括销钉61和用于该销钉61的支座63。在所示的示例中，销钉61布置在基板11上并且延伸到在外壳中构成的支座63中。支座63此时也可以构造在基板11中而销钉61构造在外壳上。防转动机构也可以与此不同地构造。但是它应该允许外壳围绕在通过电磁体13的中央轴线上的转动点倾斜。为此在销钉和支座之间设有间隙。轭板也不同地构造。该轭板用三个螺纹销钉65和拧接在该销钉上的螺母67固定在基板上。该实施形式是优选的，因为轭板可以调节。由于在轭板和基板21之间设置的弹性中间衬垫69，这些部件的相对位置可以通过三个螺母67进行调节。此外，该弹性中间衬垫69，即一个橡胶环，衰减了在电磁体撞到轭板上时产生的冲击力。

Claims

1.关闭装置(10)，包括电磁体(13)和将电磁体(13)的磁路闭合的轭板(23)，该电磁体(13)通过从中央处固定在电磁体(13)上的销钉(31)可以围绕一个中央轴线上的一个点摆动地并且在该中央轴线的纵向上抗拉地固定在一个基础(11，71)上，该中央轴线垂直于电磁体(13)和轭板(23)之间的接触平面(15)延伸并且穿过闭合的电磁体(13)的吸持力的中心，其特征在于，销钉(31)不可摆动地固定在电磁体(13)上，并且销钉(31)可摆动地支承在基础(11，71)上。

2.按照权利要求1所述的关闭装置，其特征在于，销钉(31)被引导穿过基础(11，71)中的一个孔，并且在基础(11，71)的与电磁体(13)背离的一侧上在销钉(31)上的一个头部构造(33)和基础(11，71)之间设有一个弹性中间衬垫(35)，并且该孔的直径大于销钉(31)的直径。

3.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，在该关闭装置中存在至少一个用于监测关闭装置的闭合状态的监测元件(37，41，43，51，53)。

4.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，为了监测磁路的闭合状态，与电磁体(13)相邻地或者在电磁体(13)内部设有一个对磁流响应的机电元件或电子元件(37)。

5.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，一个第一基板(11)支承电磁体(13)并且可摆动地和抗拉地固定在一个底座(71)上。

6.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，电磁体(13)可摆动地和抗拉地固定在第一基板(11)上。

7.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，设有一个第一基板和一个第二基板，并且该第一基板(11)支承电磁体而该第二基板(21)支承轭板。

8.按照权利要求7所述的关闭装置，其特征在于，轭板(21)可摆动地和抗拉地固定在第二基板(21)上。

9.按照权利要求7所述的关闭装置，其特征在于，第二基板(21)可摆动地和抗拉地固定在一个底座上。

10.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，该关闭装置具有两个部件(1，2)，其中的第一部件包括电磁体(13)而第二部件包括轭板(23)，并且第一部件或第二部件(2)配置有永久磁体(43)，而另一个部件(1)配置有对该永久磁体(43)的磁场产生响应的机电的或电子的元件(41)。

11.按照权利要求10所述的关闭装置，其特征在于，第一和第二部件(1，2)，尤其是第一和第二基板(11，21)，各具有两个相互不接触地进行相互作用的电子的发送/接收装置(51，53)中的一个。

12.按照权利要求11所述的关闭装置，其特征在于，永久磁体(43)的磁场的效应使得电磁体(13)被接通。

13.按照权利要求11所述的关闭装置，其特征在于，发送/接收装置(51，53)之间的相互作用用于识别所述两个部件(1，2)或者基板(11，21)之间的距离。

14.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，设有一个保护线路，通过它监测是否存在发送/接收装置(51，53)的信号以及是否存在与电磁体(13)相邻地或者在电磁体(13)内部设置的、对磁流响应的机电的或电子的元件(37)的信号。

15.按照权利要求1或2所述的关闭装置，其特征在于，电磁体(13)是罐形磁体并且具有形成一个中央极的中央铁心和一个在罐底部与该中央铁心连接的并且形成一个周边极的环，并且它的绕组构造在铁心和环之间，以及在该电磁体中在其极侧(15)上的中央极的直径大于在绕组区域中的铁心的直径。

16.关闭装置，包括电磁体(13)和将电磁体(13)的磁路闭合的轭板(23)，在该关闭装置中，电磁体(13)是罐形磁体并且具有形成一个中央极的中央铁心和一个在罐底部与该中央铁心连接的并且形成一个周边极的环，并且它的绕组构造在铁心和环之间，其特征在于，在该电磁体中，在其极侧(15)上的中央极的直径大于在绕组区域中的铁心的直径。