DE10106228A1 - Sicherheitsschalter mit Entriegelungsscheibe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere Sicherheitsschalter (1) für eine Schutzeinrichtung, mit einem Gehäuse (2, 3), in dem eine Schaltscheibe (7) um eine Achse (8) drehbar gelagert ist und in das ein Betätiger (5) zum Auslösen des Schaltvorgangs einführbar ist, und einer Verriegelungseinrichtung zum Blockieren der Schaltscheibe (7), wobei die Verriegelungseinrichtung ein in der Schaltscheibe (7) geführtes und gegen die Wirkung eines ersten Kraftspeichers (11) bewegbares Verriegelungselement (12a, 12b) aufweist, das in einer die Schaltscheibe (7) blockierenden Position in Eingriff mit einer zugeordneten Ausnehmung (13a, 13b) in dem Gehäuse (2, 3) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung ein neben der Schaltscheibe (7) angeordnetes drehbares Entriegelungselement (14a, 14b) aufweist, das beim Einführen des Betätigers (5) relativ zur Schaltscheibe (7) drehbar ist und dabei das Verriegelungselement (12a, 12b) in eine deblockierende Position überführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere einen Sicherheitsschalter für eine Schutzeinrichtung, wie beispielsweise aus der DE 43 28 296 C1 bekannt.

Sicherheitsschalter mit einem Gehäuse, in dem eine Schaltscheibe um eine Achse drehbar gelagert ist und in das ein Betätiger zum Auslösen des Schaltvorgangs einführbar ist, und mit einer Verriegelungseinrichtung zum Blockieren der Schaltscheibe, sind beispielsweise aus der EP 0 778 595 A1 bekannt. Die Verriegelungseinrichtung weist bei dem dort gezeigten Sicherheitsschalter ein in dem Gehäuse geführtes und gegen die Wirkung eines Kraftspeichers bewegbares Verriegelungselement auf, das in einer die Schaltscheibe blockierenden Position in radialem Eingriff mit einer Nut auf der Umfangsfläche der Schaltscheibe bringbar ist. Dabei besteht bei hoher Krafteinwirkung die Gefahr, dass die Umfangsfläche der Schaltscheibe durch das Verriegelungselement beschädigt wird.

Aus der DE 36 09 043 C2 ist ein Sicherheitsschalter mit einer Verriegelungseinrichtung bekannt, die ein in der Schaltscheibe geführtes und gegen die Wirkung eines Kraftspeichers bewegbares Verriegelungselement aufweist, das in einer die Schaltscheibe blockierenden Position in Eingriff mit einer zugeordneten Ausnehmung in dem Gehäuse ist. Nachteilig ist dabei, dass das Verriegelungselement unmittelbar von dem einzuführenden Betätiger bewegt wird und dadurch die Manipulationssicherheit herabgesetzt ist.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Sicherheitsschalter bereitzustellen, der dauerhaft eine hohe Manipulationssicherheit gewährleistet. Außerdem soll der Sicherheitsschalter und der zugehörige Betätiger kostengünstig herstellbar sein.

Das Problem ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verriegelungseinrichtung ein neben der Schaltscheibe angeordnetes drehbares Entriegelungselement aufweist, das beim Einführen des Betätigers relativ zur Schaltscheibe drehbar ist und dabei das Verriegelungselement in eine deblockierende Position überführt. Besondere Ausführungsartender Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Vorzugsweise ist das Verriegelungselement axial parallel zur Achse der Schaltscheibe bewegbar und weiter vorzugsweise schiebt das Entriegelungselement beim Deblockieren das Verriegelungselement gegen die Wirkung des ersten Kraftspeichers in die Schaltscheibe zurück.

Weiter vorzugsweise fällt die Drehachse des Entriegelungselements mit der Achse der Schaltscheibe zusammen. Das Entriegelungselement kann von der Schaltscheibe vorspringende Flanken aufweisen, die mit einem entsprechenden und in der Regel quer zur Einführrichtung verlaufenden Steg des Betätigers zusammenwirken, und/oder der Steg des Betätigers kann derart, beispielsweise U-förmig, ausgebildet sein, dass er in einem ersten Bewegungsabschnitt beim Einführen nur das Entriegelungselement dreht und in einem sich daran anschließenden zweiten Bewegungsabschnitt auch die Schaltscheibe erfasst und dreht.

Das Entriegelungselement ist dabei vorzugsweise gegen die Wirkung eines zweiten Kraftspeichers gegenüber der Schaltwalze drehbar. Der zweite Kraftspeicher kann beispielsweise durch eine Torsionsfeder, beispielsweise eine so genannte Schenkelfeder, gebildet sein, deren erster Schenkel in Anlage an der Schaltscheibe ist und deren zweiter Schenkel in Anlage an dem Entriegelungselement ist.

In einer besonderen Ausführungsart weist das Entriegelungselement eine Öffnung für den axialen Durchtritt des Verriegelungselements auf, wobei sich die Öffnung annähernd bogenförmig um die Drehachse erstreckt und mindestens zwei Bereiche aufweist, deren mit dem Verriegelungselement zusammenwirkende Ränder unterschiedlichen radialen Abstand zur Drehachse haben. Die Öffnung ist vorzugsweise vom radialen Ende des Entriegelungselements zurückversetzt und kann ihrerseits einen offenen oder geschlossenen Rand aufweisen. Vorzugsweise weist die Öffnung zwei zusammenhängende Bereiche mit unterschiedlich großen Öffnungen auf, wobei ein erster Bereich eine Weite aufweist, die ausreichend für einen die Schaltscheibe blockierenden Eingriff des Verriegelungselements in die Ausnehmung im Gehäuse ist.

Das Verriegelungselement und/oder das Entriegelungselement weisen eine Schrägfläche auf, durch welche die Drehbewegung des Entriegelungselements in eine Axialbewegung des Verriegelungselements umlenkbar ist. Hierzu kann beispielsweise das Verriegelungselement einen konischen Abschnitt für das Zusammenwirken mit dem Entriegelungselement aufweisen, wobei der von dem konischen Abschnitt und der Längsachse des Verriegelungselement eingeschlossene Winkel und/oder die Länge des konischen Abschnitts beispielsweise hinsichtlich Verriegelungskraft und/oder Verriegelungsweg an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar ist.

Vorzugsweise ist das Entriegelungselement im Wesentlichen scheibenförmig. Weiter vorzugsweise ist die Drehachse des Entriegelungselements quer zur Einführrichtung des Betätigers angeordnet.

In einer besonderen Ausführungsart ist zu beiden Seiten der Schaltscheibe je ein Entriegelungselement angeordnet, und die Entriegelungselemente wirken mit jeweils mindestens einem Verriegelungselement zusammen. Vorzugsweise weisen die auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltscheibe einander zugeordneten Verriegelungselemente einen gemeinsamen ersten Kraftspeicher auf.

In einer besonderen Ausführungsart weist die Vorrichtung einen Schaltstößel auf, der elektrische Kontaktelemente trägt in dem Gehäuse axial beweglich geführt und in Anlage an eine Umfangsfläche der Schaltscheibe gehalten ist. Die Kontur der Umfangsfläche bestimmt den Schaltweg des Schaltstößels. Die Achse der Schaltscheibe und vorzugsweise auch die Drehachse des Entriegelungselements ist quer zur Längsachse des Schaltstößels angeordnet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter,

Fig. 2 zeigt den Sicherheitsschalter mit separat dargestelltem Betätiger,

Fig. 3 zeigt den Sicherheitsschalter mit abgenommenem Entriegelungselement,

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch den Sicherheitsschalter.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter 1 mit einem Gehäuse, das ein Kopfgehäuseteil 2 und einen Gehäusedeckel 3 aufweist, der auf das Kopfgehäuseteil 2 aufsteckbar und beispielsweise mittels Schrauben an diesem festlegbar ist. Das Kopfgehäuseteil 2 weist einen ersten Einführschlitz 4 für den Betätiger 5 auf. Der Gehäusedeckel 3 weist einen zweiten Einführschlitz 6 für den Betätiger 5 auf. Die durch die beiden Einführschlitze 4, 6 vorgegebenen Einführrichtungen schließen einen Winkel von im Wesentlichen 90° ein.

In dem Kopfgehäuseteil 2 ist eine Schaltscheibe 7 um eine Achse 8 drehbar gelagert. Beim Einführen des Betätigers 5 in mindestens einen der beiden Einführschlitze 4, 6 wird die Schaltscheibe 7 in der Darstellung der Fig. 1 im Uhrzeigersinn gedreht und dadurch ein in der Fig. 1 nicht dargestellter Schaltstößel 28 axial verfahren und dadurch eine elektrische Verbindung geschaltet. Die Führung des Schaltstößels 28 und die elektrischen Kontaktelemente sind in einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Schaltergehäuseteil des Sicherheitsschalters 1 angeordnet, das sich an dem vom Kopfgehäuse 2 einstückig ausgebildeten Steckzapfen 9 anschließt. Die Führung des Schaltstößels 28 erfolgt dabei jedenfalls unter anderem auch durch die kreiszylindrische Bohrung 10 des Steckzapfens 9.

Der Sicherheitsschalter 1 weist eine Verriegelungseinrichtung zum Blockieren der Schaltscheibe 7 auf, die ein in der Schaltscheibe 7 geführtes und gegen die Wirkung eines ersten Kraftspeichers 11 bewegbares Verriegelungselement 12a aufweist, das in einer die Schaltscheibe 7 blockierenden Position in Eingriff mit einer zugeordneten Ausnehmung 13a im Kopfgehäuseteil 2 ist. Zum Entriegeln weist die Verriegelungseinrichtung ein neben der Schaltscheibe 7 angeordnetes drehbares Entriegelungselement 14a auf, das beim Einführen des Betätigers 5 relativ zur Schaltscheibe 7 drehbar ist und dabei das Verriegelungselement 12a in eine deblockierende Position überführt, insbesondere gegen die Wirkung des ersten Kraftspeichers 11 in die Schaltscheibe 7 zurückschiebt. In der Fig. 1 ist die deblockierende Position des Verriegelungselements 12a dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt den Sicherheitsschalter 1 in der gleichen Konfiguration wie in der Fig. 1 dargestellt, diesmal allerdings mit separat dargestelltem Betätiger 5, wobei die deblockierende Position des Verriegelungselements 12a der Fig. 1 beibehalten und dadurch erreicht ist, dass das Entriegelungselement 14a gegenüber der die Schaltscheibe 7 blockierenden Ausgangsposition relativ zur Schaltscheibe 7 um einen Winkelbetrag von beispielsweise etwa 15° im Uhrzeigersinn gedreht wurde. Dies ist dadurch erreicht, dass der Betätiger 5 an seinem der Schaltscheibe 7 zugewandten Ende einen U-förmigen Quersteg 15 aufweist, der an seinen beiden Enden jeweils eine in Richtung auf die Schaltscheibe 7 bzw. das Entriegelungselement 14a bzw. 14b vorspringende Nase 15a, 15b aufweist.

In einem ersten Bewegungsabschnitt beim Einführen des Betätigers 5 ist die Nase 15a in Anlage an der vom Entriegelungselement 14a ausgebildeten Flanke 16 und dreht infolge der Einführbewegung das Entriegelungselement 14a relativ zur im ersten Bewegungsabschnitt noch unverlagerten Schaltscheibe 7. Erst in einem sich daran anschließenden zweiten Bewegungsabschnitt kommt das Mittelstück des Querstegs 15 in Anlage an die Flanke 17 der Schaltscheibe 7 und beim weiteren Einführen des Betätigers werden Schaltscheibe 7 und Entriegelungselement 14a gemeinsam im Uhrzeigersinn bewegt.

Die im Betätiger 5 vorgesehene Öffnung 18 ist für den Durchtritt der Schaltscheibe 7 bzw. des Entriegelungselements 14a beim vollständigen Einführen des Betätigers 5 in den Sicherheitsschalter 1 vorgesehen. Sowohl die Schaltscheibe 7 als auch das Entriegelungselement 14a sind so ausgestaltet, dass der Sicherheitsschalter 1 gleichwirkend sowohl über den ersten Einführungsschlitz 4 als auch über den zweiten Einführungsschlitz 6 betätigt werden kann und dabei die Schaltscheibe 7 in übereinstimmender Drehrichtung bewegt wird. Alternativ oder ergänzend wäre es möglich, den zweiten Einführschlitz 6 nahe dem dem ersten Einführschlitz 4 zugewandten Rand des Gehäusedeckels 3 vorzusehen und demzufolge die Kurvenscheibe 7 je nach Wahl des Einführschlitzes 4, 6 in beide Drehrichtungen zu drehen.

Das Entriegelungselement 14a weist eine Öffnung 20 für den Durchtritt des Verriegelungselements 12a auf. Die Öffnung 20 erstreckt sich im Wesentlichen bogenförmig um die Drehachse 8 mit einem Winkelbetrag von beispielsweise etwa 45°. Die Öffnung 20 ist dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel vom radialen Ende des im Wesentlichen scheibenförmigen Entriegelungselements 14a zurückversetzt und weist einen geschlossenen Rand 21 auf. Alternativ hierzu kann der Rand der Öffnung 20 auch mindestens teilweise offen sein, insbesondere radial außen offen sein. Ein geschlossener Rand kann beispielsweise bei einer Ausführung des Entriegelungselements 14a in Kunststoff vorteilhaft sein, wogegen ein offener Rand bei einer Ausführung in Metall vorteilhaft sein kann. Weiterhin kann der mit dem Verriegelungselement 12a zusammenwirkende Randabschnitt der Öffnung 20 auch durch die Kontur des Entriegelungselements 14a gebildet sein, so dass die Öffnung 20 als radial einschneidende, in Umfangsrichtung geeignet geformte und sich in Axialrichtung erstreckende Nut ausgebildet ist.

Die Öffnung 20 weist zwei zusammenhängende Bereiche mit unterschiedlich großen Öffnungen auf. Ein erster Bereich 22 der Öffnung 20 weist eine Weite auf, die ausreichend für einen die Schaltscheibe 7 blockierenden Eingriff des Verriegelungselements 12a in die Ausnehmung 13a ins Gehäuse ist. Der sich daran anschließende zweite Bereich 23 der Öffnung 20 ist demgegenüber ausreichend klein, um das Verriegelungselement 12a in seiner deblockierenden Position zu halten. Wesentlich im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei, dass die mit dem Verriegelungselement 12a zusammenwirkenden Randabschnitte der beiden Bereiche 22, 23 unterschiedliche Abstände zur Drehachse 8 aufweisen.

Das Verriegelungselement 12a und/oder das Entriegelungselement 14a, letzteres insbesondere im Bereich der Öffnung 20, weisen eine Schrägfläche auf, durch welche die Drehbewegung des Entriegelungselements 14a in eine Axialbewegung des Verriegelungselements 12a umlenkbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Verriegelungselement 12a einen konischen Abschnitt 24 auf, der mit der im Wesentlichen zylindrischen Öffnung 20 im Entriegelungselement 14a zusammenwirkt.

Die Fig. 3 zeigt den Sicherheitsschalter 1 der Fig. 2 mit abgenommenem Entriegelungselement 14a. Dadurch ist der zweite Kraftspeicher sichtbar, der als Torsionsfeder 25 ausgeführt und um die Achse 8 herum angeordnet ist. Ein erster, in der Darstellung der Fig. 3 nicht sichtbarer Schenkel der Torsionsfeder 25 ist in Anlage an der Schaltscheibe 7. Ein zweiter Schenkel 26 der Torsionsfeder 25 ist an seinem Ende axial abgewinkelt und greift in eine Bohrung 27 des Entriegelungselements 14a ein. Die Torsionsfeder 25 bewirkt die Rückstellkraft auf das Entriegelungselement 14a beim Herausziehen des Betätigers 5 aus dem Sicherheitsschalter 1.

Das Verriegelungselement 12a weist zwei zylindrische, insbesondere kreiszylindrische Abschnitte auf, die über den konischen Abschnitt 24 miteinander verbunden sind.

Die Fig. 4 zeigt eine gegenüber den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 um 90° gedrehte perspektivische Ansicht eines Schnitts durch den Sicherheitsschalter 1, wobei das Verriegelungselement 12a in seiner blockierenden Position dargestellt ist, in der es mit seinem zylindrischen Endabschnitt 12c in die im dargestellten Ausführungsbeispiel hohlzylindrische Ausnehmung 13a eingreift, die vom Kopfgehäuseteil 2 einstückig ausgebildet ist. Wie aus dieser Darstellung zu entnehmen ist, ist zu beiden Seiten der Schaltscheibe 7 je ein Entriegelungselement 14a, 14b angeordnet. Die vorzugsweise spiegelsymmetrischen Entriegelungselemente 14a, 14b wirken mit jeweils mindestens einem Verriegelungselement 12a, 12b zusammen. Die beiden Entriegelungselemente 12a, 12b sind an ihren einander abgewandten Enden für den Eingriff in die jeweils zugeordnete Ausnehmung 13a, 13b identisch ausgebildet. An den einander zugewandten Enden sind die Verriegelungselemente 12a, 12b jeweils zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch ausgebildet und greifen teleskopartig ineinander. Innerhalb des so gebildeten Hohlraums ist ein gemeinsamer erster Kraftspeicher 11 angeordnet, der beim Aufeinanderzubewegen der beiden Verriegelungselemente 12a, 12b mechanische Energie speichert.

Der Schaftstößel 28, der an seinem der Kurvenscheibe 7 entfernten und in der Fig. 4 nicht dargestellten Ende elektrische Kontaktelemente trägt, ist in dem Sicherheitsschalter 1 axial beweglich geführt und in Anlage an eine von der Schaltscheibe 7 ausgebildeten Umfangsfläche 29 gehalten. Die Achse 8 der Schaltscheibe 7 und der Entriegelungselemente 14a, 14b verläuft dabei quer zur Längsachse 30 des Schaltstößels 28 und vorzugsweise auch quer zu den durch die Einführschlitze 4, 6 vorgegebenen Einführrichtungen des Betätigers 5.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere Sicherheitsschalter (1) für eine Schutzeinrichtung, mit einem Gehäuse (2, 3), in dem eine Schaltscheibe (7) um eine Achse (8) drehbar gelagert ist und in das ein Betätiger (5) zum Auslösen des Schaltvorgangs einführbar ist, und einer Verriegelungseinrichtung zum Blockieren der Schaltscheibe (7), wobei die Verriegelungseinrichtung ein in der Schaltscheibe (7) geführtes und gegen die Wirkung eines ersten Kraftspeichers (11) bewegbares Verriegelungselement (12a, 12b) aufweist, das in einer die Schaltscheibe (7) blockierenden Position in Eingriff mit einer zugeordneten Ausnehmung (13a, 13b) in dem Gehäuse (2, 3) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung ein neben der Schaltscheibe (7) angeordnetes drehbares Entriegelungselement (14a, 14b) aufweist, das beim Einführen des Betätigers (5) relativ zur Schaltscheibe (7) drehbar ist und dabei das Verriegelungselement (12a, 12b) in eine deblockierende Position überführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entriegelungselement (14a, 14b) eine Öffnung (20) für den Durchtritt des Verriegelungselement (12a, 12b) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (20) sich um die Drehachse (8) erstreckt und zwei Bereiche (22, 23) aufweist, deren Ränder unterschiedliche Abstände zur Drehachse (8) haben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (20) nach radial außen offen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gegenzeichnet, dass die Öffnung (20) einen geschlossenen Rand (21) und zwei zusammenhängende Bereiche (22, 23) mit unterschiedlich großen Weiten aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich (22) der Öffnung (20) eine Weite aufweist, die ausreichend für einen die Schaltscheibe (7) blockierenden Eingriff des Verriegelungselements (12a, 12b) in die Ausnehmung (13a, 13b) im Gehäuse (2, 3) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (12a, 12b) und/oder das Entriegelungselement (14a, 14b) eine Schrägfläche aufweisen, durch welche die Drehbewegung des Entriegelungselements (14a, 14b) in eine Axialbewegung des Verriegelungselements (12a, 12b) umlenkbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (12a, 12b) einen konischen Abschnitt (24) für das Zusammenwirken mit dem Entriegelungselement (14a, 14b) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Schaltscheibe (7) je ein Entriegelungselement (14a, 14b) angeordnet ist, dass die Entriegelungselemente (14a, 14b) mit jeweils mindestens einem Verriegelungselement (12a, 12b) zusammenwirken, und dass die auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltscheibe (7) einander zugeordneten Verriegelungselemente (12a, 12b) einen gemeinsamen ersten Kraftspeicher (11) aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltstößel (28), der elektrische Kontaktelemente trägt, in dem Gehäuse (2, 3) axial beweglich geführt und in Anlage an eine Umfangsfläche (29) der Schaltscheibe (7) gehalten ist, und dass die Achse (8) der Schaltscheibe (7) quer zur Längsachse (30) des Schaltstößels (28) angeordnet ist.