CN109686601B - 安全开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有卡锁单元(12)的安全开关(2)，借助所述卡锁单元将所配属的操作器(3)保持在卡锁位置中。所述卡锁单元(12)具有开口(9)和锁止元件。在卡锁位置中，所述锁止元件伸到所述开口(9)中并且将处于所述卡锁位置中的操作器(3)的操作器头(8)从后侧抓紧。所述锁止元件借助调节元件以调整力保持在所述卡锁位置中。在所述操作器头(8)通过所述开口(9)导入或导出时，所述操作器头(8)使所述锁止元件抵抗所述调整力而偏转。

Description

安全开关
技术领域
这种安全开关与所配属的操作器构成安全开关组件，该安全开关组件用于安全技术领域中。为了应用于安全技术领域、尤其是人员防护领域，必要的是：该安全开关组件具有关于其故障安全性的标准要求，从而确保能够借助该安全开关组件实施相应安全的监控功能。这类安全开关组件能够典型地应用于通往危险区域的入口的安全防护。例如能够借助安全开关组件确保分离的防护装置(如作为通往危险区域的入口的防护门)的卡锁装置。在这种情况中，例如危险区域中的带来危险的设备的运行只有在防护门被安全开关组件卡锁时才会被开通。该设备的开通能够通过下述安全控制装置实现，安全开关组件的安全相关的开关信号被输送到所述安全控制装置。
当防护门处于其关闭位置中时，为了卡锁防护门，将拦阻器形式的或这一类的操作器与安全开关配合，其方式是，例如使操作器进入到安全开关的凹进部中。这种卡锁装置通过以下方式来控制：借助在安全开关中的射频识别(RFID)读取器识别在操作器中的应答器(Transponder)。
背景技术
除了所述卡锁装置之外附加地能够设置防护门的拦阻装置。这类拦阻装置例如由WO 2016/058718 Al已知。在该拦阻装置中设置拦阻栓，该拦阻栓借助电动机由行星齿轮传动机构操作。借助电驱动能够使拦阻栓移动到拦阻位置中，在所述拦阻位置中借助拦阻栓拦阻所述操作器。
发明内容
本发明的所基于的任务是提供一种安全开关，该安全开关能够在小的结构尺寸的情况下实现可靠的安全防护功能。
为了解决该任务，设置权利要求1的特征。本发明的有利实施方式和实用的扩展方案在从属权利要求中说明。
本发明涉及一种安全开关，其具有卡锁单元，借助该卡锁单元将所配属的操作器保持在卡锁位置中。卡锁单元具有开口和锁止元件。在卡锁位置中，锁止元件伸到开口中并且将处于卡锁位置中的操作器的操作器头从后侧抓紧。锁止元件借助调节元件以调整力保持在卡锁位置中。在操作器头通过开口导入或导出时，操作器头使锁止元件抵抗调整力而偏转。
一个显著的优点在于，所述安全开关具有小而紧凑的结构形状。
在此，所述安全开关能够简单地装配并且能够灵活地与操作器结合，用于构成安全开关组件。这样构成的安全开关组件能够普遍应用于安全技术领域中，尤其是用于通往危险区域的入口的安全防护。
根据本发明的安全开关的卡锁单元的功能原理是：使得锁止元件在其卡锁位置伸到卡锁单元的开口中，从而因此产生变小的开口。操作器的前端部具有大于这个变小的开口、但小于开口本身的横截面积。因此，如果操作器以其自由的前端部穿过卡锁单元的变小的开口被导向，则将锁止元件抵抗调整力偏转并且因此能够通过开口。一旦操作器进到其卡锁位置中，锁止元件又被调整力转移到卡锁位置中并伸到开口中，由此，锁止元件将操作器的前端部从后侧抓紧，由此确保操作器的形状锁合的卡锁和锁定。
特别有利地，操作器以如下方式适配于安全开关的卡锁单元：该操作器具有操作器头，该操作器头通过连接元件与操作器的基体连接。连接元件的纵轴线有利地在稳定的基本位置中、垂直于本体表面取向并且在轴向方向上具有高刚度。因此，操作器头能够借助按压力抵抗伸到开口中的锁止元件被导向，由此锁止元件抵抗调整力被偏转并且操作器被转移到卡锁位置中。在操作器的卡锁位置中，锁止元件在此被调整力转移到卡锁位置中并且将操作器从后侧抓紧，使得该操作器保持并且卡入在卡锁位置中。
根据一个有利实施方式，锁止元件由棘爪构成。
在此，棘爪以其下端部与调节元件配合。在卡锁位置中，该棘爪的上端部伸到开口中，该上端部具有圆形边缘，该圆形边缘的曲率半径相当于开口的半径。
棘爪构成仅具有小的结构形状的成本有利的机械构件。
通过棘爪上端部的圆弧形边缘确保当操作器头在开口中移动并且由此棘爪从卡锁位置中偏转时，棘爪的边缘近似或精确地与开口的边缘区域重合，使得棘爪完全释放开口并且操作器头能够无阻碍地移动穿过开口。
通常，开口不限于圆形的轮廓，而是能够具有任意轮廓。与此相应地，棘爪的边缘通常适配于开口的轮廓。
调节元件以适配于锁止元件的构型的方式由摇摆件构成。
在此，摇摆件具有摇摆件元件的梁形的端部。在摇摆件元件的第一纵长侧端部上设置有摆动支承部。在摇摆件元件的下侧处贴靠有弹簧，该弹簧产生用于锁止元件的调整力。
摇摆件具有仅有少量单个部件的简单结构。这样构成的调节元件能够以小的结构形状实现。
借助作用到摇摆件元件上的具有非常简单的器件的弹簧实现调整力。
在该实施方式中，锁止元件通过摆动运动被引导到卡锁位置中。通常也能够设想下述调节元件，所述调节元件通过推动运动或者诸如此类将锁止元件转移到卡锁位置中。
为了确保将调整力良好地传递到锁止元件上，实用的是，弹簧在摇摆件元件的中心区域中贴靠在该摇摆件元件的下侧。在所述区域中，棘爪的下端部置于摇摆件元件的上侧上。
另一优点在于，调整力能够通过弹簧的预紧来设定。
由此能够实现对不同应用、尤其不同操作器的简单适配。
根据本发明的一个有利实施方式，卡锁单元配有拦阻单元。借助该拦阻单元将锁止元件拦阻在其卡锁位置中。
借助这种拦阻提供了安全开关的进一步的安全功能。
有利地，拦阻单元具有翻转式锚件磁体，该翻转式锚件磁体具有电磁体和能够借助该电磁体偏转的锚件。该锚件能够被引入到拦阻位置中。在该拦阻位置中，锚件卡锁摇摆件。
翻转式锚件磁体构成一个紧凑的单元，借助该单元能够引起可靠的拦阻。所述拦阻以简单的方式通过将翻转式锚件磁体的锚件与摇摆件配合来实现。
这能够特别简单地通过摇摆件在其第二自由端部上具有锁定凸起来实现。锚件在拦阻位置中与该锁定凸起配合。
特别有利地，锚件能够绕着摆动轴线摆动。摆动臂构成杠杆，该杠杆能够与摇摆件配合。第二摆动臂构成配重。借助该配重实现改善的震动稳定性。
通过改善的震动稳定性，翻转式锚件磁体的功能在外力作用的情况下很大程度上保持不受影响。
根据本发明的安全开关与操作器一起构成用于安全技术领域的安全开关组件。
有利地，操作器头球形地构造。
在这种情况下，操作器具有基体，该基体通过连接元件与操作器头连接，其中，连接元件的横截面积小于操作器头的横截面积。
安全开关和操作器的结构互相协调，以确保优化的功能。尤其，开口的几何形状适配于操作器头的形状。
此外，通过在安全开关的读取单元中检测操作器中的应答器的信号来监控操作器的卡锁位置。
通过这种监控功能能够发现在操作器卡锁时的错误。这是用于满足在安全技术领域中使用安全开关组件所要求的安全性水平的重要措施。
附图说明
下面根据附图阐述本发明。其示出了：
图1根据本发明的具有安全开关和操作器的安全开关组件的实施例。
图2a-c在将操作器导入到卡锁位置中时，根据图1的安全开关组件的安全开关的卡锁单元和拦阻单元的不同状态。
具体实施方式
图1示意性地示出具有安全开关2和操作器3的安全开关组件1的实施例。
借助该安全开关组件1例如实现作为通向危险区域的防护门的安全防护。操作器3能够布置在防护门上，安全开关2能够布置在限界门开口的框架上，所述门开口借助防护门来封闭。
安全开关2的部件集成在壳体4中，用于衔接到外部单元上的线缆接头5在所述壳体上延伸出。
如从图1中可见，操作器3具有基体6，连接元件7支承在所述基体中。连接元件7由纵长延伸体构成，其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。在连接元件7的另一端部上支承有操作器头8。在这种情况下，操作器头8球形地构造。原则上，操作器头8也能够由其它旋转对称的基体构成。原则上，操作器头8也能够具有椭圆形或多边形的横截面。在任何情况下，操作器头8具有比连接元件7更大的横截面积，使得操作器头8在其整体横截面平面中超过连接元件7突出。
通常，连接元件7由下述材料构成：所述材料确保连接元件7在轴向方向上的高刚度，并且所述材料将连接元件7尤其在重力作用下保持在图1所示的基本位置中。
在安全开关2的侧壁上设置有开口9，安全开关2中的空腔在所述开口处延伸出，操作器头8能够被导入到所述空腔中，使得操作器3处于其卡锁位置中。
开口9圆形地构造。在限界开口9的侧壁的边缘区域中设置有读取线圈10。该读取线圈10支承在未单独示出的电路板上并且构成读取单元，特别构成RFID读取单元。与此对应地，应答器11支承在操作器头8中。通常应答器11也能够设置在操作器3的基体6中。
当操作器3移入到安全开关2中的卡锁位置时，借助读取线圈10能够检测操作器头8中的应答器11的信号，由此能够检查操作器3的卡锁位置。
为了将操作器3安全地卡锁和锁定在其卡锁位置中，安全开关2具有卡锁单元12。卡锁单元12具有呈棘爪13形式的锁止元件，该锁止元件能够以其上端部移入到开口9的区域中。
棘爪13由扁平构件构成，该扁平构件在其上端部处以圆弧形边缘13a成形(abschliessen)。在下边缘处设置有凸形的承放元件13b。该承放元件构造相对于调节元件的机械耦合。棘爪13沿轴向方向、即垂直方向以能移动的方式支承。优选地，为此设置未示出的引导件。
调节元件以摇摆件14的形式构造，该摇摆件具有梁形的摇摆件元件15。在摇摆件元件15的第一纵长侧端部上设置有摆动支承部16，使得摇摆件元件15能够绕着穿过摆动支承部16延伸的摆动轴线摆动。在摇摆件元件15的第二纵长端部上设置有锁定凸起15a。
这样构造的摇摆件14配有弹簧17，该弹簧的纵轴线在垂直方向上延伸并且其下端部支承在固定的底座上。弹簧17的上端部在摇摆件元件15的中心区域中贴靠在该摇摆件元件的下侧处。棘爪13的承放元件13b在摇摆件元件15的相同区域中置放在该摇摆件元件的上侧上。如从图1中可见，承放元件13b沿着弹簧17的纵轴线布置。弹簧17的弹簧力引起调整力，该调整力被摇摆件元件15传递到棘爪13上，使得棘爪13被向上压并且以其上边缘13a伸到开口9中。这个在图1中示出的位置是棘爪13的锁定和卡锁位置。
通过弹簧17的适当预紧能够设定所述调整力。
卡锁单元12配有拦阻单元18，借助该拦阻单元能够引起拦阻棘爪13。
拦阻单元18具有翻转式锚件磁体19，该翻转式锚件磁体具有电磁体20和锚件21。锚件21以杠杆的形式构造，该杠杆构成摆动臂21a，该摆动臂能够绕着摆动支承部22摆动。这个组件能够由未示出的第二摆动臂扩展，该第二摆动臂构成用于杠杆的配重并且因此引起翻转式锚件磁体19的改善的震动稳定性。翻转式锚件磁体19还具有支承在电磁体20的引导部段23上的弹簧元件24。由此能够通过给电磁体20通电使锚件21偏转。通过锚件21偏转引起拦阻卡锁单元12，从而该锚件卡入在摇摆件元件15的锁定凸起15a处。翻转式锚件磁体19通常能够以不同的实施方式构造并且按照工作电流原理或静态电流原理工作。也能够构造为双稳态磁体。
根据图2a-c阐述安全开关组件1的卡锁和拦阻的作用方式。
在初始状态中，例如在防护门打开时，操作器3与防护门处于一定间距中。当防护门关闭时，操作器3移入到安全开关2中的卡锁单元12中。
为此，操作器以操作器头8移向安全开关2中的开口9，其中，在该初始状态中，棘爪13处于卡锁位置中并且伸到开口9中。
在操作器头8移入到安全开关2的开口9中时，因为操作器头8的直径适配于开口9的内径并且该开口被几乎完全填满，所以棘爪13被操作器头8的按压力从卡锁位置向下压。这种状况如在图2a中所示那样。操作器头8位于开口9中，棘爪13抵抗弹簧17的弹簧力从卡锁位置向下移动，使得圆形弯曲的上边缘13a处于开口9的边缘区域中。在这里有利的是，棘爪13的上边缘13a的曲率半径相当于开口9的半径，从而棘爪13的边缘轮廓近似或精确地相应于开口9的边缘轮廓。通常开口也能够具有非圆形的轮廓，其中，边缘13a在此也适配于所述轮廓。
然后，操作器3进一步移入到卡锁位置中，使得操作器头8完全位于与开口9衔接的空腔中。然后，如图2b所示，连接元件7位于开口9的区域中。因为连接构件7的直径比操作器头8的直径小，现在，棘爪13被弹簧17的弹簧力向上移动到卡锁位置中(图2b)并且将操作器头8保险和卡锁在卡锁位置中。通过读取在读取单元中的应答器11的信号，监控操作器3的锁定和卡锁位置。
在所述锁定和卡锁位置中，棘爪13将操作器头8从后侧抓紧并且因此将操作器3保持在卡锁位置中。
在图2b所示的状况中尚未激活拦阻，即翻转式锚件磁体19的锚件21也未与摇摆件14的摇摆件元件15的锁定凸起15a配合。因此，操作器3的解锁仍然是可能的，即操作器3会在力作用下从锁定和卡锁位置中抽出，其中，如果操作器8经过安全开关2的开口9，则棘爪13抵抗弹簧力从卡锁位置被向下压。
最后，图2c示出操作器3引入到卡锁位置中并且激活拦阻时的状况。在该卡锁位置中，在卡锁位置中的棘爪13将操作器头8从后侧抓紧并且将操作器3保持在卡锁位置中。
以如下方式激活拦阻：借助电磁体20使锚件21偏转并且配合到摇摆件14的锁定凸起15a中。从而将摇摆件14固定。由于固定的摇摆件14，操作器3不再能够从卡锁位置中运动出来，因为摇摆件14将棘爪13固定以防从卡锁位置运动出来。因此，当停用拦阻时，操作器3才能够又被取出，即锚件21不再与锁定凸起15a配合。
在借助根据本发明的安全开关组件1对通向危险区域的防护门进行安全防护时，在提供操作器3的卡锁和拦阻时，安全开关2能够输出开关信号，该开关信号能够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 操作器
4 壳体
5 线缆接头
6 基体
7 连接元件
8 操作器头
9 开口
10 读取线圈
11 应答器
12 卡锁单元
13 棘爪
13a 边缘
13b 承放元件
14 摇摆件
15 摇摆件元件
15a 锁定凸起
16 摆动支承部
17 弹簧
18 拦阻单元
19 翻转式锚件磁体
20 电磁体
21 锚件
21a 摆动臂
22 摆动支承部
23 引导部段
24 弹簧元件

Claims (11)

1.一种安全开关(2)，其具有卡锁单元(12)，借助所述卡锁单元将所配属的操作器(3)保持在卡锁位置中，其特征在于，所述卡锁单元(12)具有开口(9)和锁止元件，其中，在卡锁位置中，所述锁止元件伸到所述开口(9)中并且将处于所述卡锁位置中的操作器(3)的操作器头(8)从后侧抓紧，所述锁止元件借助调节元件以调整力保持在所述卡锁位置中，并且在所述操作器头(8)通过所述开口(9)导入或导出时，所述操作器头(8)使所述锁止元件抵抗所述调整力而偏转，所述操作器(3)的卡锁位置通过以下方式监控：当所述操作器(3)移入到所述安全开关(2)中的卡锁位置时，在所述安全开关(2)的读取单元中检测所述操作器(3)中的应答器(11)的信号，其中，所述调节元件由摇摆件(14)构成，其中，所述卡锁单元(12)配有拦阻单元(18)，借助所述拦阻单元将所述锁止元件拦阻在其卡锁位置中，并且所述拦阻单元(18)具有翻转式衔铁磁体(19)，该翻转式衔铁磁体具有电磁体(20)和能够借助所述电磁体偏转的衔铁(21)，其中，所述衔铁(21)能够被引入到拦阻位置中，在该拦阻位置中，所述衔铁卡阻所述摇摆件(14)，其中，所述摇摆件(14)在其第二自由端部上具有锁定凸起(15a)，其中，所述衔铁(21)在所述拦阻位置中与所述锁定凸起(15a)配合。
2.根据权利要求1所述的安全开关(2)，其特征在于，所述锁止元件由棘爪(13)构成。
3.根据权利要求2所述的安全开关(2)，其特征在于，所述棘爪(13)以其下端部与所述调节元件配合，并且在卡锁位置中所述棘爪(13)的上端部伸到所述开口(9)中，其中，所述上端部具有圆形边缘(13a)，所述圆形边缘适配于所述开口(9)的轮廓。
4.根据权利要求2所述的安全开关(2)，其特征在于，所述摇摆件(14)具有梁形的摇摆件元件(15)，其中，在所述摇摆件元件(15)的第一纵长侧端部上设置有摆动支承部(16)，其中，在所述摇摆件元件(15)的下侧处贴靠有弹簧(17)，所述弹簧产生用于所述锁止元件的调整力。
5.根据权利要求4所述的安全开关(2)，其特征在于，所述弹簧(17)在所述摇摆件元件(15)的中心区域中贴靠在所述摇摆件元件的下侧，并且在该区域中，所述棘爪(13)的下端部置放在所述摇摆件元件(15)的上侧上。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的安全开关(2)，其特征在于，所述调整力能够通过所述弹簧(17)的预紧来设定。
7.根据权利要求1到3中任一项所述的安全开关(2)，其特征在于，所述开口(9)的几何形状适配于所述操作器头(8)的形状。
8.根据权利要求1到3中任一项所述的安全开关(2)，其特征在于，所述衔铁(21)能够绕着摆动轴线摆动，其中，所述衔铁的摆动臂(21a)构成杠杆，所述杠杆能够与所述摇摆件(14)配合，其中，所述衔铁的第二摆动臂构成配重，借助所述配重实现改善的震动稳定性。
9.根据权利要求7所述的安全开关(2)，其特征在于，所述操作器头(8)球形地构造或具有椭圆形或多边形的横截面。
10.一种安全开关组件(1)，其具有操作器(3)和根据权利要求1至9中任一项所述的安全开关(2)。
11.根据权利要求10所述的安全开关组件(1)，其特征在于，所述操作器(3)具有基体(6)，所述基体通过连接元件(7)与所述操作器头(8)连接，其中，所述连接元件(7)的横截面积小于所述操作器头(8)的横截面积。
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