CN110374409B - 安全开关 - Google Patents

Abstract

安全开关，其目的在于实现安全开关的牢靠性和小型化两者。安全开关是供致动器的栓柱插入和拉出的安全开关。安全开关包括：壳体，其具有沿着第一方向长的形状；金属头部，其具有用于接收致动器的栓柱的接收空间并且设置于壳体在第一方向上的第一端侧；检测器，其用于检测栓柱被接收在接收空间中的第一状态；锁定机构，其能够在限制处于第一状态的栓柱的拉出的锁定状态和允许处于第一状态的栓柱的拉出的解锁状态之间切换；开关装置，其设置于壳体并基于包括由检测器检测到的第一状态的安全状态输出指示安全状态的信号；和第一安装部，其设置于头部并且具有供第一安装构件插入的第一安装孔。

Description

安全开关

技术领域

本发明涉及安全开关。

背景技术

为了避免在工厂等地的操作人员与危险源接触，危险源的周围被栅栏或盖包围。在栅栏中，设置有供操作人员进入和离开的门。此外，门中设置有安全开关。安全开关是在危险源运行时将门锁定并且在危险源停止时将门解除锁定的开关。

也就是说，安全开关在门打开时维持危险源的停止状态，并且在门关闭时将危险源的状态切换为可运行状态。根据日本特表2002-501698号公报(专利文献1)和日本特开2011-058354号公报(专利文献2)，提出了使用电磁感应的原理检测门的开/闭。

发明内容

一般地，当将致动器插入安全开关的主体中时，具有锁定机构的安全开关将致动器锁定，使得不能拉出致动器。因此，安全开关的主体需要相对于处于锁定状态中的致动器的拉出力的一定程度的牢靠性(toughness)。然而，当优先考虑牢靠性时，小型化变得困难，并且当优先考虑小型化时，又难以确保牢靠性。因此，本发明的目的是实现安全开关的牢靠性和小型化两者。

根据本发明的第一方面的安全开关是如下的安全开关，该安全开关包括：壳体，其具有大致长方体的形状；金属头部，其设置于壳体的长度方向上的第一端侧；金属底部，其设置于壳体的长度方向上的第二端侧；第一安装部，其设置于头部并且具有供螺合到外部构件的螺钉插入的第一安装孔；第二安装部，其设置于底部并且具有供螺合到外部构件的螺钉插入的第二安装孔。

提供一种安全开关，致动器的栓柱插入所述安全开关和从所述安全开关拉出，所述安全开关包括：壳体，其具有沿着第一方向长的形状；金属头部，其具有用于接收所述致动器的所述栓柱的接收空间并且设置于所述壳体在所述第一方向上的第一端侧；检测器，其用于检测所述栓柱被接收在所述接收空间中的第一状态；锁定机构，其在锁定状态下限制处于所述第一状态的所述栓柱的拉出，并在解锁状态下允许处于所述第一状态的所述栓柱的拉出，所述锁定机构能够在所述锁定状态和所述解锁状态之间切换；开关装置，其设置于所述壳体并基于包括由所述检测器检测到的第一状态的安全状态输出指示所述安全状态的信号；和第一安装部，其设置于所述头部并且具有供第一安装构件插入的第一安装孔。

根据本发明，能够实现安全开关的牢靠性和小型化两者。

附图说明

图1A至图1C是示出安全开关的应用例的图；

图2的(A)和图2的(B)是示出安全开关的主体的立体图；

图3A至图3E是用于说明安全开关的外观的图；

图4是示出安全开关的分解图；

图5是示出安全开关的分解图；

图6是示出致动器的立体图；

图7是示出致动器的分解图；

图8是示出窗盖的图；

图9是用于说明锁销模块的图；

图10是用于说明帽的图；

图11A和图11B是用于说明锁销的操作的图；

图12是用于说明锁销的操作的图；

图13A和图13B是用于说明锁销的操作的图；

图14是示出安全开关的电气构造的框图；

图15是示出MCU的功能的框图；

图16是用于说明显示单元的图；以及

图17A至图17D是用于说明缓冲盖的图。

具体实施方式

<安全开关的机械结构>

图1A至图1C示出了安全开关的应用例。安全开关1可以被称为安全门开关。在该示例中，示出了包围诸如机床等的危险源的包围箱100。包围箱100包括作为双开门的左门101a和右门101b。在左门101a的右上方设置有安全开关1a。在右门101b的左上方设置有安全开关1b。使用附图标记后的小写字母来区分相同或相似的多个构件。在说明多个构件的共同的事项时，省略小写字母。如图1B和图1C所示，安全开关1a和1b的主体固定到包围箱100的门框102。安全开关1a的致动器2a固定到固定于左门101a的支撑构件103a。安全开关1b的致动器2b固定到固定于右门101b的支撑构件103b。如图1B所示，当左门101a和右门101b两者均关闭时，被包围箱100包围的机床能够运行。如图1C所示，当左门101a和右门101b中的至少一者打开时，被包围箱100包围的机床不能运行。包围箱100仅为示例，并且可以用铁栅栏和门的组合来代替。在该情况下，安全开关1固定到铁栅栏的门框，并且致动器2固定到门。

图2的(A)和图2的(B)是示出安全开关1的主体的立体图。箭头“z”表示高度方向(长边方向)。箭头“y”表示宽度方向(短边方向)。箭头“x”表示深度方向。帽3由金属构件形成。帽3的第一侧面设置有接收孔8a。帽3的第二侧面设置有接收孔8b。帽3的第三侧面设置有接收孔8c(图3D)。帽3的第四侧面设置有螺孔10e。在帽3的第四侧面上，还设置有用于插入帽保持件18的缝9。帽保持件18是用于防止帽3从主体壳体4脱落的保持环。主体壳体4由金属或树脂制成。主体壳体4在第二侧面侧具有窗，并且窗被盖6密封。窗盖6中设置有圆孔，解锁构件7a被插入该圆孔中。主体壳体4的第四侧面上也设置有圆孔，解锁构件7b被插入该圆孔中。解锁构件7a和解锁构件7b被用作释放键。主体壳体4的下部连接有金属制成的固定构件5。固定构件5的第一侧面设置有螺孔10a。固定构件5的第三侧面设置有螺孔10c。固定构件5的第四侧面设置有螺孔10d。帽3能够围绕安全开关1的作为旋转轴线的长边方向旋转。因此，帽3的第四侧面平行于固定构件5的第一侧面，或者帽3的第四侧面平行于固定构件5的第三侧面。在图2的(B)中，帽3的第四侧面平行于固定构件5的第四侧面。当帽3能够如上所述地旋转时，能够切换关于门框等的固定面。线缆11从主体壳体4的底面向下方延伸。线缆11包括用于传输安全信号等的信号线。

显示单元128包括用于显示安全开关1的状态的两个大显示灯90和五个小显示灯91a至91e。

图3A示出了帽3的顶面。图3B示出了安全开关1的第一侧面。两个大显示灯中的一个大显示灯90延伸到第一侧面，以便能够被从第一侧面侧看到。图3C示出了安全开关1的第二侧面。两个大显示灯中的一个大显示灯90从第一侧面延伸到第二侧面。两个大显示灯90设置于第二侧面，以便能够被从第二侧面侧看到。图3D示出了安全开关1的第三侧面。两个大显示灯90中的另一大显示灯90从第二侧面延伸到第三侧面。因此，从第三侧面侧也能够看到另一大显示灯90。图3E示出了安全开关1的第四侧面。在解锁构件7a和7b的中央具有与六角形扳手适配的六角形孔。如图3C所示，窗盖6通过三个螺钉固定到主体壳体4。如图3B至图3E所示，线缆11在避开螺孔10a、10c和10d的各延长线的位置处从壳体引出。线缆11配置在不与从螺孔10a、10c和10d的各中心延伸出的直线相交的位置处。在螺孔10a、10c和10d中，实际插入螺钉的螺孔取决于安全开关1的使用者。因此，无论选择螺孔10a、10c和10d中的哪个螺孔为插入螺钉的孔，线缆11都配置在螺钉的插入不受干涉并且通过用于固定螺钉的螺丝刀或者扳手的紧固操作不受干扰的位置处。在该示例中，线缆的引出孔设置在壳体的底面的四个角中的一个角处。

图4是安全开关1的分解图。在帽3的底面，设置有供大致圆筒状的颈部13装配的圆形孔。颈部13周围设置有供帽保持件18装配的凹部。当将帽保持件18装配到颈部13的凹部中时，帽3不会从主体壳体4分离。由于颈部13为圆筒状并且帽3的底面上的孔为圆形，所以帽3能够相对于主体壳体4旋转。主体壳体4的顶面设置有三个突起15。帽3的下表面设置有供三个突起15分别装配的三个槽孔。因此，每次帽3转过90度，帽3都会相对于主体壳体4被锁定。在该示例中，突起15设置在主体壳体4的顶面的如下位置处：靠近主体壳体4的第一侧面的位置处、靠近第三侧面的位置处以及靠近第四侧面的位置处。线缆衬套12a和12b是将线缆11夹在中间以支撑线缆11的分体式衬套。主体壳体4的第二侧面侧设置有窗19。尽管在该情况下采用了圆筒状的颈部13，但也可以采用四角柱形的颈部13。可以在帽3的底面设置矩形孔，以便能够装配四角柱形的颈部13。在该情况下，可以从颈部13移除帽3，帽3可以相对于颈部13旋转90度、180度或270度，并且帽3可以再次装配到颈部13。因此，帽3可以相对于颈部13以90度为单位进行旋转。

图5示出了主体壳体4中收容的构件。通过形成在颈部13的中央处的孔14插入锁销34。耦合器35刚性地连接到锁销34。在耦合器35中，设置有用于检测锁销34的位置的缝36。当缝36的位置在从发光装置发向光接收装置前进的光的光轴上时，光接收装置能够检测到光(锁定状态)。另一方面，当缝36的位置不在光轴上时，光接收装置不能检测到光(解锁状态)。螺线管销33刚性地连接到耦合器35的底面。螺线管销33的底面侧设置有弹簧31。弹簧31从主体壳体4的底面侧向顶面侧对螺线管销33施力(锁定状态)。螺线管32抵抗弹簧31的施力从主体壳体4的顶面侧向底面侧吸引螺线管销33。结果，连接到螺线管销33的锁销34从主体壳体4的顶面侧向底面侧移动，因此，解除了致动器2的锁定。回路基板20包括用于驱动螺线管32或用于产生安全信号的处理器回路、用于显示单元128的光源(对应于两个大显示灯90的LED和对应于五个小显示灯91a至91e的LED的一共7个LED)、天线线圈21a、孔54等。天线线圈21a是用于向致动器2无线传输电能并且用于接收从致动器2传输的无线信号的线圈。由于窗盖6由树脂制成，所以天线线圈21a能够通过窗盖6与致动器2进行无线通信。圆形孔54是供解锁构件7a插入的孔，解锁构件7a用于强制地使锁销的状态成为解锁状态。回路基板20具有连接到线缆11的端子群55(多个输入端子和多个输出端子)。

图6是示出致动器2的立体图。图7是致动器2的分解图。致动器栓柱41是待插入帽3的接收孔8a、8b和8c中任一个接收孔中的金属销。致动器栓柱41包括收缩部48。将锁销34装配到收缩部48从而将致动器2锁定到帽3。致动器壳体42具有圆形孔47。将致动器栓柱41从致动器壳体42的下方插入到孔47和波纹管40中。波纹管40是由具有柔性的树脂或橡胶制成的弹性构件。作为致动器壳体42用的盖子的背盖46支撑弹簧45和加压构件44。弹簧45是相对于致动器栓柱41的底面施加施力的施力构件。加压构件44是支撑天线线圈21b的构件。由于致动器栓柱41被波纹管40和弹簧45弹性支撑，所以致动器栓柱41能够相对于致动器壳体42移动。如上所述，致动器2被固定到门101等，并且安全开关1的主体被固定到门框102等。致动器2可以具有两个螺孔10g。可以通过插入螺孔10g中的螺钉将致动器2固定到门101等。致动器栓柱41的末端处可以设置有孔99。设置孔99用于避免将帽3固定到门框等的螺钉72a的头(图11)与致动器栓柱41接触。因此，能够减小安全开关1在深度方向上的尺寸。

图8是示出窗盖6的细节的图。窗盖6的大致中央处设置有圆形孔51，供解锁构件7a插入。解锁构件7a的末端处设置有待与耦合器35接合的接合构件71a。保持环52是装配到设置于解锁构件7a周围的槽的保持环。密封构件53是用于减少液体相对于主体壳体4的渗透的构件。

图9示出了锁销模块。锁销34的末端处形成有与致动器栓柱41的收缩部48接合的第一接合面73和第二接合面74。第一接合面73与xy平面之间的角度为大致60度。第二接合面74与xy平面之间的角度为大致90度。锁销34插入管38中。在管38的末端处设置有波纹管37。波纹管37被装配并固定到管38的末端部。例如，波纹管37的一端可以安装到管38的末端，并且波纹管37的另一端可以安装到锁销34。锁销34能够相对于管38滑动。因此，波纹管37随着锁销34相对于管38突出和缩回而伸缩。结果，能够抑制异物侵入管38和锁销34之间的滑动面。在锁销34的后端设置有槽39。槽39被装配并固定到设置于耦合器35中的U型保持环。

图10示出了帽3的细节。帽3的顶面的中央设置有孔81。孔81中固定有半球形的闩锁销82、对闩锁销82施力的闩锁弹簧83以及用于将闩锁弹簧83固定到帽3的紧定螺钉84。闩锁销82与致动器栓柱41的收缩部48接合以定位致动器栓柱41。

图11A示出了处于将致动器2装配到帽3的状态下的安全开关1。螺钉72b被插入到固定构件5的螺孔10d中。从图11A和图11B还发现线缆11配置在不与螺孔10a和10d交叉的位置处。图11B示出了沿着A-A截面截取的安全开关1。致动器2的天线线圈21b和主体壳体4侧的天线线圈21a配置成彼此相对。致动器栓柱41的末端处设置有用于收容螺钉72a的头的孔99。致动器栓柱41的收缩部48的末端侧设置有颚部。颚部与锁销34接合。通过弹簧31的施力对螺线管销33朝向上方(z方向)施力。设置在刚性地连接到螺线管销33的锁销34的末端处的第二接合面74与颚部接合以锁定致动器栓柱41。结果，致动器栓柱41被固定到帽3。当将致动器栓柱41插入到接收孔中时，致动器栓柱41的末端与锁销34的第一接合面73接合并且在向下压锁销34时爬过第一接合面73。注意，第二接合面74可以被称为具有90度倾斜角的面。第一接合面73可以被称为具有60度倾斜角的面。

有两种解除致动器栓柱41的锁定的方法。第一种是通过用螺线管32吸引螺线管销33使锁销34向下移动。第二种是通过旋转解锁构件7将接合构件71与耦合器35接合来强制地使耦合器35和螺线管销33向下移动。

图12示出了通过用螺线管32吸引螺线管销33来解除锁销34和致动器栓柱41之间的锁定的状态。结果，能够自由地拉出致动器栓柱41。

图13示出了通过将解锁构件7a旋转180度来解除锁销34和致动器栓柱41之间的锁定的状态。解锁构件7a的旋转轴线与x方向平行。当解锁构件7a转过180度时，位于上部的接合构件71a向下部移动。因此，接合构件71a与耦合器35接合并且使解锁构件7a旋转的力被转化成向下压耦合器35的力。结果，接合构件71a向下压耦合器35。由于锁销34刚性地连接到耦合器35，所以锁销34和螺线管销33抵抗弹簧31的施力而向下移动。因此，解除了锁销34和致动器栓柱41之间的锁定并且能够自由地拉出致动器栓柱41。同样地，当解锁构件7b转过180度时，接合构件71b向下压耦合器35。结果，解除了锁销34和致动器栓柱41之间的锁定。

<安全开关的电气构造>

图14示出了安全开关1的电气构造。图15示出了微控制单元(MCU)的功能。控制回路110包括第一MCU 111和第二MCU 112。第一MCU 111和第二MCU 112通过相互通信来彼此监控。

第一MCU 111连接到发送回路116。发送回路116连接到天线线圈21a。天线线圈21a连接到接收回路117。接收回路117连接到第一MCU 111和第二MCU 112两者。第一MCU 111通过发送回路116驱动天线线圈21a以从天线线圈21a向应答器118供给无线信号。第一MCU111和第二MCU 112通过天线线圈21a和接收回路117接收来自应答器118的无线信号。应答器118包括天线线圈21b和应答回路。应答器118可以是无线标签(RF-ID标签)。应答回路通过使用在天线线圈21b中产生的感应电流作为电源进行操作。应答回路对由天线线圈21b接收到的无线信号进行解调以获取信息，并通过天线线圈21b进一步传输无线信号(应答信号)。第一MCU 111的测量部141a和第二MCU 112的测量部141b测量从应答器118接收的无线信号的强度，并基于无线信号的强度估计从安全开关1的主体到致动器2的距离。无线信号的强度可代替距离而被直接用于检测致动器栓柱41的位置。第一MCU 111的解调部142a和第二MCU 112的解调部142b分别对由从应答器118接收的无线信号所携带的信息进行解调并基于该信息识别致动器2。该信息可以包括特有的识别信息。第一MCU 111的安全判断回路144a判断测量的距离是否等于或小于阈值，并将判断结果传输到第二MCU 112。同样地，第二MCU 112的安全判断回路144b判断测量的距离是否等于或小于阈值，并将判断结果传输到第一MCU 111。当第一MCU 111的安全判断回路144a自身的判断结果与另一MCU的判断相对应(两者都判断测量的距离在阈值内)时，则第一MCU 111的安全判断回路144a判断致动器2处于被插入帽3中的状态(门关闭状态)。同样地，当第二MCU 112的安全判断回路144b自身的判断结果与另一MCU的判断相对应(两者都判断测量的距离在阈值内)时，则第二MCU112的安全判断回路144b判断致动器2处于被插入帽3中的状态(门关闭状态)。

输入回路120包括第一安全输入部121、第二安全输入部122、第一解锁输入部123和第二解锁输入部124。第一安全输入部121和第二安全输入部122是用于连接到菊花链(daisy chain)中的另一安全开关1的输入回路。例如，第一安全输入部121和第二安全输入部122分别连接到另一安全开关1的第一OSSD 131和第二OSSD 132。OSSD为输出信号切换装置(output signal switching device)的缩写。

第一解锁输入部123和第二解锁输入部124连接到诸如安全PLC和安全控制装置等的外部控制装置，接收从外部控制装置输出的信号。第一解锁输入部123连接到第一MCU111并将输入信号输出到第一MCU 111。第二解锁输入部124连接到第二MCU 112并将输入信号输出到第二MCU 112。第一MCU 111的安全判断回路144a判断从第一解锁输入部123输入的第一输入信号是否为OFF(锁定)信号。同样地，安全判断回路144b判断从第二解锁输入部124输入的第二输入信号是否为OFF(锁定)信号并向第一MCU 111输出判断结果。第一MCU111的安全判断回路144a判断第一输入信号是否为OFF(锁定)信号以及第二输入信号是否为OFF(锁定)信号。当第一输入信号为OFF(锁定)信号并且第二输入信号为OFF(锁定)信号时，安全判断回路144a使锁销34进入锁定状态。例如，第一MCU 111不通过驱动单元145驱动螺线管32，从而使锁销34由于弹簧31的施力而进入锁定状态。当第一MCU111的安全判断回路144a判断第一输入信号为ON(解锁)信号或者第二输入信号为ON(解锁)信号时，安全判断回路144a使锁销34进入解锁状态。例如，通过经由驱动单元145来驱动螺线管32以吸引螺线管销33而使锁销34转变为解锁状态。

这里，当第一输入信号为OFF(锁定)信号并且第二输入信号为OFF(锁定)信号时，第一MCU 111使锁销34转变为锁定状态，然而，还增加了前提条件。该前提条件是第一MCU111和第二MCU 112两者都判断致动器2处于关闭状态。因此，当第一MCU 111和第二MCU 112中的任一个判断致动器2处于打开状态时，第一MCU 111保持解锁状态。在安全判断回路144a的有关致动器2的开/闭状态的判断结果与安全判断回路144b的判断结果之间的不一致持续一定时间以上的情况下，安全判断回路144a将结果判断为错误(error)。在该情况下，安全判断回路144a将螺线管32的状态保持在当前状态下。

检测器115检测锁销34的位置(示例：锁定位置、解锁位置)。例如，检测器115可以是具有发光装置和光接收装置的光交互型传感器(photo interactive-type sensor)。如图5中所示，连接到锁销34的耦合器35具有遮光板，并且该遮光板具有缝36。随着锁销34移动，缝36也移动。当缝36的位置在发光装置和光接收装置之间的光轴上时，光接收装置能够接收光(锁定状态)。另一方面，当缝36的位置不在发光装置和光接收装置之间的光轴上时，光接收装置不能接收光(解锁状态)。检测器115连接到第一MCU 111和第二MCU112两者。安全判断回路144a基于从检测器115输出的检测信号判断锁销34是处于锁定状态还是处于解锁状态，并将判断结果输出到安全判断回路144b。同样地，安全判断回路144b基于从检测器115输出的检测信号判断锁销34是处于锁定状态还是处于解锁状态，并将判断结果输出到安全判断回路144a。当安全判断回路144a的判断结果和安全判断回路144b的判断结果两者均指示锁定状态时，安全判断回路144a通过开关装置130的第一OSSD 131输出ON信号。ON信号可以被称为安全状态信号、安全信号或操作允许信号。同样地，当安全判断回路144a的判断结果和安全判断回路144b的判断结果两者均指示锁定状态时，安全判断回路144b通过开关装置130的第二OSSD 132输出ON信号。当安全判断回路144a的判断结果和安全判断回路144b的判断结果中的任一个指示解锁状态时，安全判断回路144a通过第一OSSD 131输出OFF信号。OFF信号可以被称为非安全状态信号、非安全信号或操作不允许信号。当安全判断回路144a的判断结果和安全判断回路144b的判断结果中的任一个指示解锁状态时，安全判断回路144b通过第二OSSD 132输出OFF信号。

也能够不考虑锁销34的状态。也就是说，安全判断回路144a可以仅根据致动器2的开/闭状态来控制第一OSSD 131。安全判断回路144b可以仅根据致动器2的开/闭状态来控制第二OSSD 132。也就是说，安全判断回路144不根据检测器115的检测信号而可以在致动器2处于关闭状态时输出ON信号并且可以在致动器2处于打开状态时输出OFF信号。

第一OSSD 131和第二OSSD 132可以由PNP型晶体管构造而成。当PNP型晶体管接通时，正侧电源连接到输出端，因此，输出ON信号。另一方面，当PNP型晶体管关断时，输出端通过下拉电阻接地，输出OFF信号。

OSSD监控回路119可以分别连接到第一OSSD 131和第二OSSD 132。OSSD监控回路119连接到第一MCU 111和第二MCU 112。第一MCU 111通过OSSD监控回路119监控第二OSSD132的运行是否正常。第二MCU 112通过OSSD监控回路119监控第一OSSD 131的运行是否正常。例如，当输出ON信号时，第一OSSD 131和第二OSSD 132分别允许输出信号在短时间内定期地转变为OFF。在ON信号的输出期间，OSSD监控回路119在能够检测到短时间的OFF时判断OSSD是正常的，并且在不能检测到短时间的OFF时判断OSSD是不正常的。ON信号继续的情况是由输出端和正侧电源之间的短路导致的。在该情况下，安全判断回路144a和144b分别向第一OSSD 131和第二OSSD 132输出用于输出OFF信号的控制信号。结果，第一OSSD 131和第二OSSD 132中正常的一个输出OFF信号。外部装置仅在第一OSSD 131和第二OSSD 132两者均输出ON信号时才能够运行。因此，外部装置在第一OSSD 131和第二OSSD 132中的至少一个输出OFF信号时不运行。外部装置被构造成不响应ON信号中的短时间的OFF。

电源回路125是从外部接收DC+24V和0V的供给并产生诸如DC+10V、+5V或+3.3V的DC电压的DC-DC转换器。电源回路125向诸如控制回路110、天线线圈21a、螺线管32和显示单元128的所有需要电能的回路供给电能。顺便提及，当从外部电源供给的电压或者从电源回路125输出的电压不在规定范围内时，存在控制回路110等不能正常运行的可能。结果，电源监控回路126判断从外部电源供给的电压是否在规定范围内以及从电源回路125输出的电压是否在规定范围内，并将判断结果输出到第一OSSD 131和第二OSSD 132。当输入了表示电源回路125不正常运行的判断结果时，第一OSSD 131和第二OSSD 132分别输出OFF信号，而不依据于从控制回路110输出的控制信号。当输入了表示电源回路125正常运行的判断结果时，第一OSSD 131和第二OSSD 132依据于从控制回路110输出的控制信号分别输出ON信号或OFF信号。

第一安全输入部121和第二安全输入部122分别用于与其它安全开关1的级联连接(cascade connection)。在为围绕危险源的铁栅栏设置多个门的情况下，危险源不能运行直到所有门都处于安全状态为止。第一MCU 111连接到第一安全输入部121。当通过第一安全输入部121输入ON信号时，第一MCU 111基于致动器2的开/闭状态以及锁销34的锁定状态控制第一OSSD 131。当通过第一安全输入部121输入OFF信号时，第一MCU 111允许第一OSSD131输出OFF信号，而不依赖于致动器2的开/闭状态和锁销34的锁定状态。同样地，第二MCU112连接到第二安全输入部122。当通过第二安全输入部122输入ON信号时，第二MCU 112基于致动器2的开/闭状态和锁销34的锁定状态控制第二OSSD 132。当通过第二安全输入部122输入OFF信号时，第二MCU 112使第二OSSD 132输出OFF信号，而不依赖于致动器2的开/闭状态和锁销34的锁定状态。结果，能够执行多个安全开关1的级联连接。当多个安全开关1中的任一个不处于安全状态时，向外部装置输出OFF信号。当所有安全开关都处于安全状态时，向外部装置输出ON信号。

显示单元128包括多个显示灯。显示控制单元143根据致动器2的开/闭状态、锁定/解锁状态等使大显示灯打开/关闭(或显示绿色/红色)。显示单元143根据OSSD输出、INPUT信号、LOCK状态/UNLOCK状态等使小显示灯打开/关闭(或显示绿色/红色)。OSSD输出包括第一OSSD 131的输出信号和第二OSSD 132的输出信号。

控制回路110可以包括EDM功能和联锁(手动复位)功能。EDM是监控外部装置(External Device Monitoring)的简称。EDM功能是监控外部装置(示例：导体、继电器等)的接触焊的功能。在EDM功能中，在外部装置的焊接发生时不输出ON信号。联锁(interlock)功能是防止OSSD输出违反使用者意图地从OFF信号变为ON信号。当状态改变为联锁状态时，即使在由安全开关1管理的危险源处于安全状态下，控制回路110也使OSSD输出保持OFF信号。当检测到解除按钮被按下时，控制回路110解除联锁状态。

<螺线管锁定型>

上述锁销34通过弹簧31的施力保持锁定状态并通过螺线管32的吸引力转变为解锁状态。具体地，锁销34被弹簧31的施力在+z方向上施力并且被螺线管32的吸引力在-z方向上吸引。这种锁销34的锁定机构仅为示例。例如，可以采用螺线管锁定型作为锁定机构。螺线管锁定型是锁销34通过螺线管32的吸引力转变为锁定状态的锁定机构。也就是，锁销34被弹簧31的施力在-z方向上施力并且被螺线管32的吸引力在+z方向上吸引。在该情况下，第一解锁输入部123起到第一锁定输入部的功能。第二解锁输入部124起到第二锁定输入部的功能。当第一锁定输入部的输入信号为OFF(解锁)信号并且第二锁定输入部的输入信号为OFF(解锁)信号时，第一MCU 111通过不驱动螺线管32来将锁销34的状态控制为解锁状态。例如，弹簧31可以拉动锁销34以使锁销34保持处于解锁状态。当判断第一锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号并且第二锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号时，第一MCU111通过驱动单元145使电流在螺线管32中流动来将锁销34的状态控制处于锁定状态。锁销34克服弹簧31的施力被螺线管32吸引以锁定致动器栓柱41。

当第一锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号并且第二锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号以及第一MCU 111和第二MCU 112两者均判断致动器2处于关闭状态时，第一MCU 111将锁销34的状态控制处于锁定状态。当第一MCU 111和第二MCU 112中的任一个判断致动器2处于打开状态时，第一MCU 111都将锁销34的状态控制处于解锁状态。当致动器的开/闭状态的不一致持续一定时间以上时，第一MCU 111和第二MCU 112判断发生错误。在第一MCU 111和第二MCU 112两者中都可以设置驱动单元145。在该情况下，第一MCU 111判断第一锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号还是OFF(解锁)信号，并根据判断结果控制第一MCU 111的驱动单元145。同样地，第二MCU 112判断第二锁定输入部的输入信号是ON(锁定)信号还是OFF(解锁)信号，并根据判断结果控制第二MCU 112的驱动单元145。第一MCU 111的驱动单元145和第二MCU 112的驱动单元145通过未示出的驱动回路连接到螺线管32。当第一锁定输入部的输入信号为OFF(解锁)信号并且第二锁定输入部的输入信号为OFF(解锁)信号时，驱动回路不驱动螺线管32。结果，锁销34的状态被控制处于解锁状态。当第一锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号或者第二锁定输入部的输入信号为ON(锁定)信号时，驱动回路使电流在螺线管32中流动以将锁销34控制处于锁定状态。

<总结>

安全开关1是供致动器2的栓柱插入和拉出的安全开关。主体壳体4可以是如图2的(A)所示的近似长方体壳体的示例等。也就是说，主体壳体4是具有沿着第一方向长的形状的壳体的示例。帽3是设置于壳体的长边方向上的第一端侧的金属头部的示例。也就是说，帽3是具有用于接收致动器的栓柱的接收空间并且设置于壳体的第一方向上的第一端侧的金属头部的示例。检测器115是用于检测第一状态的检测部的示例，在第一状态中栓柱被接收在接收空间中。锁销34等对应于在锁定状态和解锁状态之间切换的锁定机构的示例，在该锁定状态下限制处于第一状态的栓柱的拉出，在该解锁状态下允许处于第一状态的栓柱的拉出。开关装置130是设置在壳体中并基于包括由检测器检测的第一状态的安全状态输出指示安全状态的信号的回路的示例。如图3E所示，帽3的第四侧面是设置于头部中并且具有供螺合到外部构件的螺钉插入的第一安装孔(螺孔10e)的第一安装部的示例。也就是说，帽3的第四侧面是设置于头部并且具有供第一安装构件插入的第一安装孔的第一安装部的示例。如上所述，由于安装部形成在具有用于接收致动器栓柱41的空间的帽3中，所以能够实现牢靠性和小型化两者。

当致动器栓柱41被锁销34锁定时，从安全开关1拉出致动器2的力被从锁销34传播到管38、从管38传播到颈部13、从颈部13传递到帽3并从帽3传播到第一安装孔的螺钉72a。由螺钉72a产生的拉力与致动器2的拉出力抵消。此时，第一安装孔和锁销34之间的从拉出方向上看的距离越近，产生的力矩越小。该距离越远，产生的力矩越大。因此，安装部形成在具有接收致动器栓柱41的空间的帽3中，使安装部和锁定栓柱锁定部变得相对靠近，并且力的力矩相对于将处于锁定状态的致动器2拉出的力减小。力的力矩可以基本上被帽3接收。因此，需要具有牢靠性的部分能够被限制在帽3的周边，此外，能够由非金属构件模制主体壳体4，这能够实现安全开关1的小型化。

当关注力的传递时，可以考虑第一力传递路径(锁销34到管38到颈部13到帽3到第一安装孔的螺钉)或者、替代地可以考虑第二力传递路径(锁销34到闩锁销82到帽3到第一安装孔的螺钉)。在任一情况下，帽3周围的牢靠性都是重要的。因此，从牢靠性的观点来看，颈部13和管38将是重要的。然而，还优选在帽3中形成孔14并且将锁销34插入孔14，使得传递到锁销34的力被直接传递到帽3。

固定构件5是设置于壳体的长边方向上的第二端侧的金属底部的示例。固定构件5的第四侧面是设置于底部中并且具有供螺合到外部构件的螺钉插入的第二安装孔(螺孔10d)的第二安装部的示例。也就是说，第四侧面是设置于底部并且具有供第二安装构件插入的第二安装孔的第二安装部的示例。如图3B和图3D所示，设置于第一安装部的与外部构件抵接的第一安装面和设置于第二安装部的与外部构件抵接的第二安装面可以基本上彼此平行。如图3E所示，第一安装孔的位置可以是壳体的短边方向上的中央位置。如图3E所示，第二安装孔的位置可以是壳体的短边方向上的中央位置。安全开关1的主体在许多情况下固定到铝框架上。铝框架的第四侧面的短边方向上的中央设置有槽部。该槽部中能够收容六角螺母等。因此，通过插入第一安装孔中的螺钉将安全开关1容易地固定到铝框架等。同样地，通过插入第二安装孔中的螺钉将安全开关1容易地固定到铝框架等。

如图4所示，窗19是设置于壳体的第一面的窗的示例。窗盖6是覆盖窗的树脂盖的示例。如通过使用图4所说明的，起到头部作用的帽3可以具有供致动器2的栓柱插入的空间(接收孔8a、8b和8c)。起到壳体功能的主体壳体4可以容纳设置于面对设置于致动器2的无线标签(示例：天线线圈21b)的位置处的无线回路(示例：天线线圈21a)，该无线标签和该无线回路将窗夹在中间，该无线回路向无线标签供给电能并接收从无线标签传递的信号。应答器128和天线线圈21b可以配置在设置于致动器栓柱41的收容孔中。

如图5所示，孔14是设置在壳体的供头部安装的顶面中的锁销孔的示例，该锁销孔为供用于锁定栓柱的锁销34插入的锁销孔。螺线管32等对应于收容在壳体中的驱动机构的示例，该驱动机构为驱动锁销34的驱动机构。

回路基板20为实现无线回路的回路基板的示例。具有开关装置130的输出回路可以安装于回路基板20，该开关装置130输出指示作为栓柱被锁销锁定的状态的安全状态的信号。

如图4和图5所示，帽3装配到设置于壳体中的颈部13并且以能够自由旋转的方式被颈部13支撑。因此，使用者能够容易地改变安装面。例如，如图4所示，作为头部的帽3可以具有与壳体的长边方向平行的旋转轴线。帽3可以安装于从壳体沿长边方向突出的圆筒状构件(示例：颈部13)以自由地旋转。因此，能够容易地改变对门框102等的安装面。如图5所示，作为锁销孔的孔14可以设置于圆筒状构件。只要颈部13是沿长边方向突出并且关于旋转轴线轴对称的颈部就足够了，因此，颈部13可以为四角柱形。结果，帽3可以以安装在相对于壳体的不同的多个旋转角度(示例：0度、90度、180度、270度)中的任意角度处的方式安装至颈部13。

作为头部的帽3可以具有用于从至少三个方向接收栓柱的三个接收孔8a至8c。接收孔8a至8c不必总是具有如图3B或图3D所示的完整的圆形。通过进一步切去圆形的一部分增加接收孔8a至8c的开口面积。特别地，当向靠近作为安装面的第四面的圆周添加切口时，使用者能够容易地目视识别螺钉72a的安装状态。第一安装孔可以与头部中的接收空间相连通。这使得第一安装孔能够靠近致动器栓柱41。当第一安装孔变得靠近致动器栓柱41时，由致动器栓柱41的拉出力引起的力矩减小。

如图7所示，致动器栓柱41可以由诸如弹簧45或波纹管40的弹性构件支撑。结果，致动器栓柱41能够相对于致动器壳体42移动。

线缆11为传输指示安全状态的信号的线缆的示例。如图3B至图3E所示，可以在与通过第二安装孔中心的直线远离的位置处从壳体的第二端侧引出线缆11，使得插入第二安装孔的第二安装构件不与线缆11干涉。底部可以具有能够供第二安装构件插入的两个或更多个第二安装孔(示例：10a、10c和10d)。可以在与通过两个或更多个第二安装孔各自的中心的直线远离的位置处从壳体的第二端侧引出线缆11。

如图3C所示，螺孔10e的中心可以对应于接收孔8b的中心。结果，当插入螺孔10e中的螺钉被固定时，能够从接收孔8b插入螺丝刀以旋转螺丝刀。此外，能够减小帽3的高度。

解锁构件7a和7b对应于用于解除栓柱和锁销之间的锁定的解除机构的示例。

图16示出了显示单元128的细节。当没有从外部电源供给电能时大显示灯90关闭，当供给电能时大显示灯90亮起绿色或闪烁红色。OSSD显示灯91a根据OSSD输出而亮起红色或亮起绿色。当没有外部输入时，状态显示灯91b亮起黄色。模式显示灯91c根据操作模式而亮起绿色。当输入锁定信号时或在其它情况下，锁定显示灯91d亮起绿色。当输入解锁信号时或在其它情况下，解锁显示灯91e亮起绿色。

(当OSSD输出被设置为锁定联锁模式时)

当从外部电源供给电能时，大显示灯90亮起绿色。此时，五个小显示灯不亮。当完成电源输入后，致动器栓柱41处于打开状态并且没有外部输入也没有锁定信号时，大显示灯90亮起红色，OSSD显示灯91a亮起红色，状态显示灯91b亮起黄色，模式显示灯91c和锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当致动器栓柱41从打开状态转变为关闭状态，但没有外部输入也没有锁定信号时，大显示灯90亮起橙色。OSSD显示灯91a亮起红色，状态显示灯91b亮起黄色，模式显示灯91c和锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当致动器栓柱41处于关闭状态，存在外部输入并且没有锁定信号时，大显示灯90亮起橙色。OSSD显示灯91a亮起红色，状态显示灯91b关闭，模式显示灯91c和锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当致动器栓柱41处于关闭状态，存在外部输入并且存在锁定信号时，大显示灯90亮起绿色。OSSD显示灯91a亮起绿色。状态显示灯91b和模式显示灯91c关闭。锁定显示灯91d亮起绿色。解锁显示灯91e关闭。注意，模式显示灯91c根据操作模式而亮起绿色。更具体地，操作模式可以设置为锁定联锁模式(作为OSSD输出与锁定联锁的模式)和开/闭联锁模式(作为OSSD输出与门的开/闭联锁的模式)中的任意一种。当操作模式设置为锁定联锁模式时模式显示灯91c关闭，当操作模式设置为开/闭联锁模式时模式显示灯91c亮起绿色。

顺便提及，解锁构件7a和7b能够强制地将锁销34从锁定位置移动到解锁位置。在该情况下，大显示灯90交替地亮起绿色和橙色。OSSD显示灯91a随着锁销34被解除而亮起红色。状态显示灯91b、模式显示灯91c和锁定显示灯91d关闭。解锁显示灯91e亮起红色。结果，尽管致动器栓柱41被插入到帽3中并且存在外部输入还输入了锁定信号，但发现锁销34已被强制地解除。

(当OSSD输出被设置为开/闭联锁模式时)

当从外部电源供给电能时，大显示灯90亮起绿色。此时，五个小显示灯不亮。

当完成电源输入后，致动器栓柱41处于打开状态并且没有外部输入也没有锁定信号时，大显示灯90亮起红色，OSSD显示灯91a亮起红色，状态显示灯91b亮起黄色，模式显示灯91c亮起绿色，锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当存在外部输入且没有锁定信号时，尽管致动器栓柱41处于打开状态，大显示灯90仍然亮起红色。OSSD显示灯91a亮起红色，状态显示灯91b关闭，模式显示灯91c亮起绿色，锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当致动器栓柱41从打开状态转变为关闭状态，存在外部输入且没有锁定信号时，大显示灯90亮起橙色。OSSD显示灯91a亮起绿色，状态显示灯91b关闭，模式显示灯91c亮起绿色，锁定显示灯91d关闭并且解锁显示灯91e亮起红色。

当致动器栓柱41处于打开状态、存在外部输入并且存在锁定信号时，大显示灯90亮起绿色。OSSD显示灯91a亮起绿色。状态显示灯91b关闭。模式显示灯91c亮起绿色。锁定显示灯91d亮起绿色。解锁显示灯91e关闭。

安全开关1的主体和致动器2可以配对。如果插入与安全开关1的主体不配对的致动器2，则大显示灯90可以闪烁橙色。

如上所述，大显示灯90和OSSD显示灯91a是与输出回路输出的信号一起打开和关闭的第一显示灯的示例。锁定显示灯91d和解锁显示灯91e是第二显示灯的示例，该第二显示灯显示致动器栓柱41被锁销34锁定的状态和致动器栓柱41未被锁定的状态以便彼此辨别。

如图11至图13所示，锁销34在限制致动器栓柱41的拉出的第一位置和允许栓柱的拉出的第二位置之间移动。

用作解除机构的解锁构件7a和7b是将锁销从第一位置移动到第二位置的机构。

螺线管32是用于将锁销34从第二位置移动到第一位置的驱动机构的示例。可以用马达替代螺线管32。

如图11至图13所示，诸如解锁构件7a和7b的解除机构可以设置成能够被从形成壳体的四个侧面中的至少两个相对的侧面操作。

图17A示出了包括波纹管40的波纹管组件150。图17B示出了供波纹管组件150安装的致动器2。图17C示出了安全开关1和致动器2之间的关系。图17D是在螺孔10g附近的截面图。波纹管组件150包括波纹管40和缓冲盖153。缓冲盖153具有矩形开口154。开口154与天线线圈21b的位置相对应。也就是说，当波纹管组件150中设置了开口154时，入射在天线线圈21上的电磁波的衰减和从天线线圈21b辐射的电磁波的衰减减小。波纹管组件150由具有柔性的橡胶和树脂形成。例如，当波纹管组件150沿着折叠线155折叠成L型时，隐藏在缓冲盖153下面的螺钉72g和螺孔10g被露出。缓冲盖153以这种方式保护螺钉72g和螺孔10g。此外，如图17C所示，缓冲盖153能够缓和安全开关1和致动器2之间的接触。由于致动器栓柱41被如上所述地弹性支撑，所以能够改变致动器栓柱41的姿势。结果，安全开关1可以根据致动器栓柱41的姿势而与致动器2接触。因此，缓冲盖153能有效地减小由接触引起的冲击。还优选的是，波纹管40和缓冲盖153并非一体的而是彼此分离的。然而，波纹管40和缓冲盖153为一体时，能够防止缓冲盖153由于开/闭而脱落。

Claims (11)

1.一种安全开关，致动器的栓柱插入所述安全开关和从所述安全开关拉出，所述安全开关包括：

壳体，其具有沿着第一方向长的形状；

金属头部，其具有用于接收所述致动器的所述栓柱的接收空间并且设置于所述壳体在所述第一方向上的第一端侧；

检测器，其用于检测所述栓柱被接收在所述接收空间中的第一状态；

锁定机构，其在锁定状态下限制处于所述第一状态的所述栓柱从所述头部的拉出，并在解锁状态下允许处于所述第一状态的所述栓柱从所述头部的拉出，所述锁定机构能够在所述锁定状态和所述解锁状态之间切换；

开关装置，其设置于所述壳体并基于包括由所述检测器检测到的第一状态的安全状态输出指示所述安全状态的信号；和

第一安装部，其设置于所述头部的侧面并且具有供第一安装构件插入的第一安装孔。

2.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，

所述检测器包括无线回路，所述无线回路向设置于所述致动器的无线标签供给电能并且接收从所述无线标签传输的信号。

3.根据权利要求2所述的安全开关，其特征在于，所述锁定机构包括：

锁销，其锁定所述栓柱，和

驱动机构，其收容在所述壳体中并且驱动所述锁销，并且

在所述壳体的供所述头部安装的顶面形成有锁销孔，所述锁销孔供用于锁定所述栓柱的所述锁销插入。

4.根据权利要求3所述的安全开关，其特征在于，所述安全开关还包括：

回路基板，所述无线回路安装于所述回路基板，

其中，所述回路基板上安装有具有所述开关装置的输出回路，所述输出回路输出指示作为所述栓柱被所述锁销锁定的状态的安全状态的信号。

5.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，

所述头部具有与所述第一方向平行的旋转轴线，

所述壳体具有沿所述第一方向突出并且关于所述旋转轴线轴对称的颈部，并且

所述头部以安装在相对于所述壳体的不同的多个旋转角度中的任意角度处的方式安装至所述颈部。

6.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，

所述头部包括用于从至少三个方向接收所述栓柱的三个接收孔。

7.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，

所述第一安装孔与所述头部中的所述接收空间连通。

8.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，所述安全开关还包括：

金属底部，其设置于所述壳体的所述第一方向上的第二端侧；和

第二安装部，其设置于所述底部并且具有供第二安装构件插入的第二安装孔。

9.根据权利要求8所述的安全开关，其特征在于，

设置于所述第一安装部的与所述第一安装构件抵接的第一安装面和设置于所述第二安装部的与所述第二安装构件抵接的第二安装面彼此平行，

所述第一安装孔的位置为所述壳体的短边方向上的中央位置，并且

所述第二安装孔的位置为所述壳体的短边方向上的中央位置。

10.根据权利要求9所述的安全开关，其特征在于，所述安全开关还包括：

传输指示所述安全状态的信号的线缆，

其中，在与通过所述第二安装孔的中心的直线远离的位置处从所述壳体的所述第二端侧引出所述线缆，使得插入所述第二安装孔的所述第二安装构件不与所述线缆干涉。

11.根据权利要求10所述的安全开关，其特征在于，

所述底部包括能够插入所述第二安装构件的两个或更多个第二安装孔，并且

在与通过所述两个或更多个第二安装孔各自的中心的直线远离的位置处从所述壳体的所述第二端侧引出所述线缆。

Images