CN109681044B - 安全开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全开关(2)，其具有锁定单元(12)，借助所述锁定单元将所配属的操纵器(3)保持在锁定位态中。所述锁定单元(12)具有锁定块(14)的组件。每个锁定块借助弹簧单元(15)弹动地支承。所述锁定块(14)同心地布置并且分别以第一自由端部彼此面对并且限界导入开口(A)。借助由所述弹簧单元(15)生成的弹簧力将所述锁定块保持在锁定位置中。所述锁定块(14)能够抵抗所述弹簧单元(15)的弹簧力移动，由此增大所述导入开口(A)。

Description

安全开关
技术领域
本发明涉及一种安全开关。
背景技术
这种安全开关与所配属的操纵器构成安全开关组件，该安全开关组件被用在安全技术领域中。对于在安全技术领域、尤其在人员保护领域中的使用需要安全开关组件具有在其错误安全性方面的规范要求，使得确保借助安全开关组件可以执行相应可靠的监控功能。这种安全开关组件可以典型地被用于保护至危险区域的入口。例如借助安全开关组件可以保障对分离的防护装置例如作为至危险区域的入口的防护门进行锁定。在这种情况下，例如只有当借助安全开关组件锁定防护门时，才开启在危险区域内引起危险的装置的运行。装置的开启可以通过安全控制装置来进行，该安全控制装置将安全相关的切换信号输送给安全开关组件。
为了锁定防护门，当该防护门处于其关闭位态中时，呈插销或者诸如此类形式的操纵器与安全开关配合，其方式是：操纵器例如进入到安全开关的留空部中。该锁定通过如下方式控制：借助安全开关中的RFID读取器识别操纵器中的应答器。
除这种锁定外，还可以设置防护门的锁止装置。这种锁止装置例如由WO 2016/058718 A1已知。在该锁止装置中设置锁止栓，该锁止栓借助电动机由行星传动装置操纵。借助电驱动装置，锁止栓可以移动到止动位态中，在该止动位态中，操纵器由锁止栓锁止。
发明内容
本发明的任务是提供一种安全开关，该安全开关不仅结构尺寸小而且能够实现可靠的保护功能。
为了解决该任务，设置权利要求1的特征。在从属权利要求中描述本发明的有利的实施方式和有利的扩展方案。
本发明涉及一种具有锁定单元的安全开关，借助该锁定单元将所配属的操纵器保持在锁定位态中。锁定单元具有锁定块的组件(Anordnung)。每个锁定块借助弹簧单元弹动地支承。锁定块同心地布置并且分别以第一自由端部彼此面对并且限界导入开口。借助由弹簧单元生成的弹簧力将锁定块保持在锁定位置中。锁定块能够抵抗弹簧单元的弹簧力移动(auslenkbar)，由此增大导入开口。通常，操纵器被保持和卡锁在锁定位态中。
一个显著的优点在于，该安全开关具有小且紧凑的构造形式。
在此，该安全开关易于装配并且可以与操纵器灵活地组合用于构成安全开关组件。这样构成的安全开关组件通常可以用在安全技术领域中，尤其用于保护至危险区域的入口。
根据本发明的安全开关的锁定单元的工作原理是这样的：操纵器以其前自由端部被导向穿过导入开口，其中，操纵器的前端部的直径略大于由锁定块的自由端部限界的导入开口的直径，使得在引导操纵器的前端部时，锁定块抵抗弹簧单元的弹簧力移动。操纵器的几何形状适配于锁定单元，使得当操纵器导入到其锁定位态中时，则锁定块由于弹簧单元的弹簧力返回(zurückkehren)到其锁定位置中并且从后面卡住操纵器的前端部，由此确保操纵器的可靠锁定和卡锁功能。
特别有利地，操纵器适配于安全开关的锁定单元，使得该操纵器具有操纵器头，该操纵器头通过连接元件与操纵器的基体连接。所述连接元件的纵轴线在稳定的基本位态中有利地垂直于基体表面取向并且在轴向方向上具有高刚度。因此，操纵器头可以借助按压压力抵靠锁定单元的导入开口被导向，由此锁定块抵抗弹簧单元的弹簧力移动并且操纵器被转换到锁定位态中。在操纵器的锁定位态中，锁定块转换到其锁定位置中并且从后面卡住操纵器，使得该操纵器可靠地保持在锁定位态中。在此重要的是，连接元件的直径小于或等于导入开口的直径，使得锁定块在操纵器头通过之后可以自主地返回到其锁定位置中。
通过由弹簧单元施加的弹簧力，将锁定块力加载地保持在锁定位置中，由此使得能够实现可靠的锁定和锁止功能。
根据本发明的锁定单元的一个优点在于，在将操纵器导入到锁定单元时，锁定块的各个行程路径在操纵器头通过时保持很小，因为行程运动被分配到多个锁定块上。
此外有利的是，操纵器不仅可以在施加挤压力的情况下被转换到锁定位态中，而且可以通过施加拉力从锁定单元中松开，由此能够实现操纵器在负载下的解锁。
锁定单元的几何上有利的构型通过以下方式给出：锁定块的纵轴线沿径向方向延伸，其中，所述纵轴线的延长部相交于所述导入开口的中点，并且所述锁定块能够沿其纵轴线移动。
这种布置能够实现在锁定块的小行程路径的情况下将操纵器导入到导入开口中。此外，给出将弹簧力通过锁定块传递到操纵器上的直接的、良好的力传递，使得该操纵器可靠地保持在锁定位态中，即卡锁位态中。
此外有利地，锁定块构成旋转对称的布置，其中有利地，操纵器的操纵器头同样是旋转对称的、尤其是球形。因此得到由锁定块施加到操纵器头上的力的对称的均匀力分布。为此，各个锁定块尤其相同地构造。
根据一个特别有利的构型，设置三个锁定块，所述锁定块的纵轴线分别彼此错开120°布置。
根据本发明的一个特别有利的构型，给锁定单元配置锁止单元，借助所述锁止单元，锁定块被锁止在其锁定位置中。
借助该锁止，提供了安全开关的另一安全功能。
特别有利地，锁止单元构成具有空腔的导槽件。该空腔由构成内轮廓的壁部段限界。在空腔中布置有锁定块。内轮廓的部段构成用于锁止锁定块的器件。
该导槽件具有机械上简单的结构。此外有利的是，借助该导槽件实现所有锁定块的同时锁止。
导槽件有利地构成盘状体，该盘状体适配于锁定块的几何形状并且仅需要很小的安装空间，由此也实现整个安全开关的小的构造形式。
导槽件有利地可绕着旋转轴线旋转，其中，旋转轴线有利地垂直于导槽件的盘平面延伸。导槽件的旋转运动借助电驱动装置产生。
这样构成的锁止单元的工作方式是这样的：在导槽件的第一旋转位态中，内轮廓的部段紧密地贴靠在锁定块的第二自由端部上，由此，阻止锁定块从锁定位置中运动出来并且因此引起锁止。
此外，在导槽件的第二旋转位态中，锁定块的第二自由端部与导槽件间隔开，使得锁定块能够抵抗弹簧单元的弹簧力移动。
通过锁定块的旋转对称的构造和导槽件的引起锁止的部段的与其适配地旋转对称的构造，电驱动装置可以构造为仅沿一个旋转方向旋转，以便使导槽件以不连续的角度间距继续旋转，以至于一方面引起锁定块的锁止或者另一方面取消锁止。
在此，有利地利用锁定块的相同构造及其在锁定单元中的旋转对称的布置。导槽件的引起锁止的部段相应地在其数量和对称性方面适配于这些锁定块，从而导槽件的每个部段可以用于锁止任意的锁定块。因此，为了将锁定块转换到锁止的状态或未锁止的状态中，仅须继续旋转相应小的角度。例如如果锁定单元具有三个错开120°的相同的锁定块，那么为了将锁止单元从锁定块的锁止状态转换到未锁止状态中，导槽件仅须继续旋转60°，并且然后沿相同方向继续旋转60°，以至于再次引起锁定块的锁止。
这样构造的锁止单元在高功能安全性的情况下具有构造简单的结构。
特别有利地，给电驱动装置配置机械辅助解锁装置。
通过操纵辅助解锁装置，例如借助螺丝刀，可以机械地继续旋转驱动装置，由此可以取消锁定单元的锁止。这尤其在驱动装置的无电流状态中是有意义的。
根据一个有利的构型，借助传感器监控锁定块的位置。
借助例如由反射光栅构成的传感器，可以监控锁定块的锁定功能。尤其可以控制锁定块的锁定位置。
此外有利地，通过如下方式监控操纵器的锁定位态：在安全开关的读取单元中检测操纵器头中的应答器的信号。
通过该监控功能可以揭露在操纵器锁定时的错误。这是用于满足对于在安全技术领域中使用安全开关组件所要求的安全水平的重要措施。
附图说明
下面根据附图阐述本发明。附图示出了：
图1根据本发明的具有安全开关和操纵器的安全开关组件的实施例。
图2根据图1的安全开关组件的操纵器的纵截面示图。
图3根据图1的安全开关的纵截面示图。
图4根据图1的具有锁定单元和锁止单元的部件的安全开关的局部示图，
a)在锁止解除激活的情况下
b)在锁止激活的情况下
图5a-c在将操纵器导入到锁定位态中时锁定单元和锁止单元的不同状态。
具体实施方式
图1示意性地示出具有安全开关2和操纵器3的安全开关组件1的实施例。
借助该安全开关组件1，例如实现保护作为至危险区域的入口的防护门。操纵器3可以布置在该防护门上，安全开关2可以布置在限界门开口的框架上，该门开口由防护门闭合。
安全开关2的部件集成在壳体4中，在该壳体上引出用于连接到外部单元的线缆接头5。
如从图1中和尤其从图2中可见，操纵器3具有基体6，连接元件7支承在该基体上。该连接元件7由延长体构成，该延长体的横截面在其整个长度上至少近似恒定。
连接元件7以其第一自由端部这样支承在基体6中，使得连接元件7的纵轴线垂直于基体6的表面取向。操纵器头8支承在连接元件7的另一端部上。在当前情况下，操纵器头8球形地构造。原则上，操纵器头8也可以由其他旋转对称体构成。原则上，操纵器头8也可以具有多边形横截面。在任何情况下，操纵器头8都具有比连接元件7大的横截面积，使得操纵器头8在其整个横截面平面中突出超过连接元件7。
连接元件7原则上可以由塑料或金属材料构成。在当前情况下，连接元件7由短钢缆构成。
通常，连接元件7由如下材料构成，所述材料确保连接元件7沿轴向方向的高刚度并且将连接元件7尤其在重力的作用下保持在图1和图2所示的基本位态中。同时，连接元件7具有柔性，即可弹性变形性，使得它可以在力作用下变形，以至于操纵器头8可以在一平面内横向于纵轴线移动。
如在图2中用双箭头所示，连接元件7这样支承在基体6的导向部9中，使得该连接元件可以从基体6中被拉出或插入基体中，以至于连接元件7的突出超过基体6的部分的长度可以变化。连接元件7可以被固定在任何位置中。
如从图2中进一步可见，应答器10支承在操纵器头8中。
如图3所示，呈读取线圈11形式的读取单元布置在安全开关2中。此外如图3所示，当操纵器3进入到安全开关2中的锁定位态，即卡锁位态中时，借助读取线圈11，可以检测操纵器头8中的应答器10的信号。
为了将操纵器3可靠地锁定在其锁定位态中，安全开关2具有锁定单元12，该锁定单元的部件在图4a，b的俯视图中示出。锁定单元12位于安全开关2的壳体4的前壁4a后方的区域中。
在操纵器3的锁定位态中，操纵器头8位于安全开关2中的导向通道13中。在此，锁定单元12的部件从后面卡住所述操纵器头8并且因此卡锁操纵器3，即操纵器3被固定以防从安全开关2中脱出。
锁定单元12在当前情况下具有三个相同构造的锁定块14，所述锁定块同心地布置，使得它们的第一自由端部限界导入开口A。锁定块14的纵轴线沿径向方向延伸。纵轴线的延伸部相交于导入开口A的中心。每个锁定块14借助当前情况下由单个弹簧构成的弹簧单元15弹动地支承。弹簧力将锁定块14保持在其锁定位置，即卡锁位态中，如在图4a,b中所示那样。
锁定块14旋转对称地分别彼此错开120°布置。锁定块14的锁定位置分别用反射光栅16监控。
给锁定单元12配置锁止单元17。锁止单元17具有盘形的导槽件18。该导槽件18的外轮廓具有齿部19，该齿部与齿轮20配合。齿轮20可以借助呈电动机21形式的电驱动装置被置于旋转运动中，由此导槽件18也绕着垂直于盘轴线延伸的旋转轴线旋转。
给电动机21配置机械辅助解锁装置22。在安全开关2的无电流状态中，可以通过辅助解锁装置22，例如借助螺丝刀机械地使电动机21进而导槽件18继续旋转。
导槽件18具有中央的空腔，锁定单元12的锁定块14布置在该空腔中。该空腔由导槽件18的构成内轮廓的壁部段限界。
内轮廓的对称性适配于锁定块14的对称性。与此相应地，内轮廓具有三个相同构造的、旋转120°的部段23，所述部段用于锁止锁定块14。每两个相邻的部段23通过内轮廓的中间部段24连接。中间部段24也相同地构造。
图4a示出在锁止解除激活时的锁止单元17。在这里，导槽件18借助电动机21旋转到如下旋转位态中，在所述旋转位态中，中间部段24位于锁定块14的区域中。中间部段24这样构造，使得它们与后面的第二自由端部间隔开。由此，锁定块14可以抵抗弹簧单元15的弹簧力从其锁定位置，即卡锁位态中移动出并且朝向中间部段24运动。
图4b示出在锁止激活时的锁止单元17。在这里，导槽件18借助电动机21旋转到如下旋转位态中，在所述旋转位态中，内轮廓的部段23位于锁定块14的区域中。内轮廓的部段23紧密贴靠在锁定块14上，使得阻止锁定块14从锁定位置中运动出来，由此引起锁止。
从锁止解除激活的状态(图4a)转换到锁止激活的状态(图4b)通过以下方式实现，导槽件18沿在图4a中所示的方向继续旋转60°。通过导槽件18继续旋转60°，然后再次得到锁止解除激活的状态，依此类推。
根据图5a-c阐述安全开关组件1的锁定和锁止的工作方式。
在初始状态中，例如在防护门打开时，操纵器3与防护门间隔开。在防护门关闭时，操纵器3进入到安全开关2中的锁定位态中。
为此，首先操纵器头8抵靠导入开口A地被引导。因为操纵器头8由于连接元件7的可弹性变形性可以横向于连接元件7的纵轴线布置，所以操纵器头8自定心到导入开口A上。操纵器头8的直径大于导入开口A的直径。因此，在将操纵器头8引导抵靠导入开口A时，通过由操纵器头8施加到锁定块14上的挤压力引起锁定块14从其锁定位置中移动出来。这是可能的，因为锁止单元17的锁止解除激活，即中间部段24位于锁定块14的区域中。这种状况在图5a中示出。操纵器头8位于扩宽的导入开口A的区域中。锁定块14通过操纵器头8从其锁定位置向后移动并且贴靠在中间部段24上。
然后，操纵器3进一步导入到安全开关2中，直到该操纵器处于图3中所示的卡锁位态、即锁定位态中。在该锁定位态中，操纵器头8已经通过锁定块14。因此，锁定块14通过弹簧力被导回到其锁定位置中，使得锁定块的自由端部以很小的间隙贴靠在操纵器3的连接元件7上。然后，锁定块14从后面卡住操纵器头8，其中，通过将锁定块14保持在其锁定位置中的弹簧力可靠地锁定和卡锁操纵器3。在此，最初该锁止仍然解除激活。该状态在图5b中示出。在这种状态中，操纵器的解锁仍然可以在负载下实现，因为可以借助拉力将操纵器3从锁定单元12中拉出。
随后如在图5c中所示，该锁止激活，从而导槽件18旋转以防止解锁。
在借助根据本发明的安全开关组件1保护作为至危险区域的入口的防护门时，如果给定操纵器3的锁定和卡锁以及锁止，则安全开关2可以输出切换信号，该切换信号可以用于开启在危险区域中引起危险的设备的运行。
附图标记列表
1 安全开关组件
2 安全开关
3 操纵器
4 壳体
4a 前壁
5 线缆接头
6 基体
7 连接元件
8 操纵器头
9 导向部
10 应答器
11 读取线圈
12 锁定单元
13 导向通道
14 锁定块
15 弹簧单元
16 反射光栅
17 锁止单元
18 导槽件
19 齿部
20 齿轮
21 电动机
22 辅助解锁装置
23 部段
24 中间部段
A 导入开口

Claims (15)

1.一种安全开关(2)，其具有锁定单元(12)，借助所述锁定单元将所配属的操纵器(3)保持在锁定位态中，其特征在于，所述锁定单元(12)具有锁定块(14)的组件，其中，每个锁定块借助弹簧单元(15)弹动地支承，所述锁定块(14)同心地布置并且分别以第一自由端部彼此面对并且限界导入开口(A)，借助由所述弹簧单元(15)生成的弹簧力将所述锁定块保持在锁定位置中，并且所述锁定块(14)能够抵抗所述弹簧单元(15)的弹簧力移动，由此增大所述导入开口(A)。
2.按照权利要求1所述的安全开关(2)，其特征在于，所述锁定块(14)的纵轴线沿径向方向延伸，其中，所述纵轴线的延长部相交于所述导入开口(A)的中点，并且所述锁定块(14)能够沿其纵轴线移动。
3.按照权利要求1或2所述的安全开关(2)，其特征在于，设置三个锁定块(14)，所述锁定块的纵轴线分别彼此错开120°布置。
4.按照权利要求1或2所述的安全开关(2)，其特征在于，所述锁定块(14)相同地构造。
5.按照权利要求1或2所述的安全开关(2)，其特征在于，给所述锁定单元(12)配置锁止单元(17)，借助所述锁止单元，所述锁定块(14)被锁止在其锁定位置中。
6.按照权利要求5所述的安全开关(2)，其特征在于，所述锁止单元(17)具有导槽件(18)，所述导槽件具有空腔，所述空腔由构成内轮廓的壁部段限界，其中，所述锁定块(14)布置在所述空腔中，并且所述内轮廓的部段(23)构成用于锁止所述锁定块(14)的器件。
7.按照权利要求6所述的安全开关(2)，其特征在于，所述导槽件(18)能够绕着旋转轴线转动。
8.按照权利要求7所述的安全开关(2)，其特征在于，所述导槽件(18)能够借助电驱动装置转动。
9.按照权利要求7或8中任一项所述的安全开关(2)，其特征在于，在所述导槽件(18)的第一旋转位态中，所述内轮廓的部段(23)紧密地贴靠在所述锁定块(14)的第二自由端部上，由此阻止所述锁定块(14)从所述锁定位置中运动出来并且因此引起所述锁止。
10.按照权利要求9所述的安全开关(2)，其特征在于，在所述导槽件(18)的第二旋转位态中，所述锁定块(14)的第二自由端部与所述导槽件(18)间隔开，使得所述锁定块能够抵抗所述弹簧单元(15)的弹簧力移动。
11.按照权利要求8所述的安全开关(2)，其特征在于，给所述电驱动装置配置机械辅助解锁装置(22)。
12.按照权利要求1或2所述的安全开关(2)，其特征在于，借助传感器监控所述锁定块(14)的位置。
13.一种安全开关组件(1)，其具有操纵器(3)和按照权利要求1到12中任一项所述的安全开关(2)，其特征在于，所述安全开关(2)具有锁定单元(12)，所述锁定单元具有锁定块(14)的组件，其中，每个锁定块(14)借助弹簧单元(15)弹动地支承，其中，所述锁定块(14)同心地布置并且分别以第一自由端部彼此面对并且限界导入开口(A)，所述操纵器(3)具有操纵器头(8)，其中，所述操纵器头(8)能够通过所述导入开口(A)进入到锁定位态中，其中，在通过所述导入开口(A)时所述操纵器头(8)使所述锁定块(14)抵抗所述弹簧单元(15)的弹簧力移动，由此增大所述导入开口(A)，并且在所述操纵器(3)的锁定位态中，所述锁定块(14)在其锁定位置中从后面卡住所述操纵器(3)。
14.按照权利要求13所述的安全开关组件(1)，其特征在于，所述安全开关(2)具有配属于所述锁定单元(12)的锁止单元(17)，借助所述锁止单元引起所述操纵器(3)在所述锁定位态中的锁止，其中，为此借助所述锁止单元(17)将从后面卡住所述操纵器头(8)的锁定块(14)锁止在其锁定位置中。
15.按照权利要求13或14中任一项所述的安全开关组件(1)，其特征在于，通过如下方式监控所述操纵器(3)的锁定位态：在所述安全开关(2)的读取单元中检测所述操纵器头(8)中的应答器(10)的信号。
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