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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des
Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine, insbesondere einen
Sicherheitsschalter zum Überwachen des geschlossenen Zustandes
einer Schutztür oder dergleichen.
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Aus
der
DE 101 46 828
A1 ist eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes
einer Schutzeinrichtung bekannt, bei der ein Betätiger
mit einem Lesekopf elektrisch kontaktlos in Wechselwirkung bringbar
ist und dadurch der geschlossene Zustand der Schutzeinrichtung signalisierbar
ist. Bei der bekannten Vorrichtung weisen das Gehäuse des
Lesekopfes und das Gehäuse des Betätigers Befestigungslöcher
auf, mittels denen der Lesekopf und der Betätiger an den
zugehörigen Teilen der Schutzeinrichtung mechanisch befestigbar
ist. Hierzu werden in die Teile der Schutzeinrichtung Gewindebohrungen
eingebracht, in welche Befestigungsschrauben einschraubbar sind.
Dies erfordert mechanische Bearbeitungsvorgänge am Ort
der Montage der Vorrichtung, insbesondere spanende Bearbeitungsvorgänge.
Außerdem stehen der Lesekopf und der Betätiger von
dem jeweiligen Teil der Schutzeinrichtung ab.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der
Technik überwindet. Insbesondere soll die Montage erfindungsgemäßer
Vorrichtungen am Einsatzort vereinfacht sein. In einer Ausführungsart
soll darüber hinaus ein platzsparender Einbau möglich
sein und das Risiko einer Beschädigung der Vorrichtung
herabgesetzt sein.
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Diese
Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst.
Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen
bestimmt.
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Der
Lesekopf weist zwei unterschiedlich ausgebildete Abschnitte auf,
die entweder unlösbar oder lösbar miteinander
verbindbar sind, oder sogar einstückig miteinander ausgebildet
sind. Der erste Abschnitt ist dabei derart ausgebildet, dass er
in eine Nut eines Profils der Schutzeinrichtung mindestens teilweise
versenkbar ist, d. h. mindestens teilweise in eine solche Nut einsteckbar
ist.
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Die
Schutzeinrichtung besteht in der Regel aus einem ersten feststehenden
Teil und einem zweiten Teil, das gegenüber dem ersten Teil
beweglich ist, wobei durch die Beweglichkeit des zweiten Teils eine in
dem ersten Teil der Schutzeinrichtung vorhandene Öffnung
mindestens teilweise verschließbar ist. Innerhalb der Schutzeinrichtung
ist eine Maschine angeordnet, beispielsweise eine Werkzeugmaschine oder
ein Schweißroboter, und durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist sichergestellt, dass die Maschine nur dann in Betrieb
genommen werden kann, wenn der geschlossene Zustand der Schutzeinrichtung
signalisierbar ist. Mindestens eines der Teile der Schutzeinrichtung
ist durch einen Rahmen gebildet, der ein Trennelement einfassen
kann. Der Rahmen ist dabei aus einem Profil gebildet, insbesondere
aus einem Aluminiumprofil. Das Profil weist an mindestens einer
Außenseite, vorzugsweise an allen Außenflächen,
eine sich in Längserstreckung des Profils erstreckende
und vorzugsweise durchgehende Nut auf.
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Dadurch,
dass der erste Abschnitt des Lesekopfs mindestens teilweise in der
Nut versenkbar ist, ergibt sich eine geringe Aufbauhöhe
durch die Montage der Vorrichtung an der Schutzeinrichtung, insbesondere
an dem Profil. In einer Ausführungsart ist der Lesekopf
und der Betätiger in einem Spalt zwischen dem ersten und
zweiten Teil der Schutzeinrichtung anordenbar, insbesondere in dem
Spalt einer Schutztür. Dies ist besonders vorteilhaft,
wenn auch der Betätiger in einer Nut eines Profils des
zugehörigen Teils der Schutzeinrichtung angeordnet ist.
Mittels des zweiten Abschnitts ist der Lesekopf an dem Profil mechanisch
befestigbar. Hierzu weist der zweite Abschnitt mindestens eine Öffnung
auf, vorzugsweise mindestens zwei Öffnungen, für
den Durchtritt eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Befestigungsschraube.
Die Öffnung oder mindestens zwei Öffnungen fluchten
dabei mit einer Längserstreckung des ersten Abschnitts.
Dadurch sind die Öffnungen automatisch im Bereich der Nut
des Profils angeordnet, sodass die Befestigung beispielsweise durch
in der Nut geführte Klemmstücke oder Gleitmuttern
erfolgen kann.
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In
einer Ausführungsart weist der erste Abschnitt mindestens
teilweise eine zylindrische oder kegelförmige Form auf,
wobei die Zylinder- oder Kegelachse vorzugsweise rechtwinklig zu
der flächigen Erstreckung des zweiten Abschnitts ausgerichtet
ist. Unter zylindrisch soll dabei auch eine Form verstanden werden,
bei der zwei parallele, ebene, kongruente, meist kreisrunde aber
grundsätzlich beliebige Grundflächen durch einen
Mantel miteinander verbunden sind. Die zylindrische Außenkontur
kann an die Abmessungen der Nut des Profils der Schutzeinrichtung
derart angepasst sein, dass sich durch das Einsetzen des ersten
Abschnitts in die Nut automatisch eine Ausrichtung des Lesekopfs
in Bezug auf das Profil ergibt. Dadurch ist sichergestellt, dass
die Öffnungen im zweiten Abschnitt für den Durchtritt
der Befestigungsmittel in dem Bereich der Nut zu liegen kommen.
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In
einer Ausführungsart ist der zweite Abschnitt plattenförmig
ausgebildet und steht seitlich in Bezug auf eine Längserstreckung über
den ersten Abschnitt über. Dadurch deckt der zweite Abschnitt die
Nut im Bereich des ersten Abschnitts vollständig ab.
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In
einer Ausführungsart ist der erste Abschnitt vollständig
in der Nut des Profils versenkbar. Soweit in dem ersten Abschnitt
die Signalmittel für einen Signalaustausch mit dem Betätiger
angeordnet sind, ergibt sich dadurch ein zuverlässiger
Schutz dieser Signalmittel gegen eine mechanische Beschädigung.
Darüber hinaus können an dem ersten Abschnitt
auch Anschlussmittel für einen vorzugsweise lösbaren
Anschluss einer Anschlussleitung an den Lesekopf angeordnet sein.
In jedem Fall ergibt sich durch die Anordnung des ersten Abschnitts
innerhalb der Nut des Profils die Möglichkeit, die Anschlussleitung
für den Lesekopf mindestens abschnittsweise in der Nut
des Profils zu führen, wodurch die Betriebssicherheit der
Vorrichtung weiter erhöht ist.
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In
einer Ausführungsart erfolgt zwischen dem Lesekopf und
dem Betätiger im geschlossenen Zustand der Schutzeinrichtung
ein drahtloser Signalaustausch. Hierzu kann der Betätiger
beispielsweise einen sogenannten Transponder aufweisen, der auf
eine Anregung durch den Lesekopf hin in beispielsweise elektromagnetische
Wechselwirkung mit dem Lesekopf tritt. Beispielsweise kann der Lesekopf ein
elektromagnetisches Feld aufbauen, das durch den Betätigen
in einer vorbestimmten Weise moduliert wird. Im Betätiger
kann beispielsweise ein Code gespeichert sein, der an den Lesekopf übertragen wird.
Der Lesekopf kann die für den Betrieb des Betätigers
erforderliche elektrische Energie bereitstellen, insbesondere kontaktlos
auf den Betätiger übertragen.
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In
einer Ausführungsart ist in dem ersten Abschnitt eine Spule
für den drahtlosen Signalaustausch mit dem Betätiger
angeordnet. Im Hinblick auf die Dämpfungswirkung der in
der Regel metallischen Schutzeinrichtung, insbesondere des metallischen Profils,
weist die Spule einen Spulenkern aus beispielsweise einem Ferrit
auf. In einigen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn
der Spulenkern ein ausreichend großes Volumen aufweist.
Hierzu kann entweder ein ausreichend großer einstückiger Ferritkern
verwendet werden oder es können mehrere, vorzugsweise innerhalb
eines Spulenkörpers nebeneinander angeordnete Spulenkerne
verwendet werden. Letzteres hat den Vorteil, dass für die
Spulenkerne Standardprodukte eingesetzt werden können.
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Die
Anordnung der Spule im ersten Abschnitt bestimmt den Ansprechbereich
der Vorrichtung, d. h. die für einen Signalaustausch erforderliche
Position oder Annäherung des Betätigers an den
Lesekopf. Der Lesekopf kann eine Markierung aufweisen, welche die
Position des Ansprechbereichs markiert. Diese Markierung kann auf
dem zweiten Abschnitt angebracht sein.
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In
einer Ausführungsart ist der Betätiger der Vorrichtung
im Wesentlichen plattenförmig und weist zwei Öffnungen
auf, mittels denen der Betätiger in der Nut des Profils
der Nut der Schutzeinrichtung mechanisch befestigbar ist. Durch
diese Öffnungen kann ein Befestigungsmittel hindurchgeführt
werden, beispielsweise eine Befestigungsschraube, die mit in der
Nut geführten Klemmstücken oder Gleitmuttern verschraubbar
ist und dadurch der Betätiger an der Schutzeinrichtung
festlegbar. Dadurch ist es möglich, den Betätiger
in einem vormontierten Zustand entlang der Nut zu verschieben, beispielsweise
bis er im Bereich des Ansprechbereichs des Lesekopfs angeordnet
ist und dort festgelegt wird.
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In
einer Ausführungsart weist der Betätiger ein Signalmittel
für den Signalaustausch mit dem Lesekopf auf, insbesondere
einen Transponder. Der Transponder kann platten- oder scheibenförmig
ausgebildet sein. In einer Ausführungsart ist das Signalmittel
gegenüber einer Verbindungslinie der beiden Öffnungen
für den Durchtritt der Befestigungsmittel versetzt angeordnet,
und damit auch gegenüber der Nut des Profils, an dem der
Betätiger befestigt ist. Dadurch ist es möglich,
dem Betätiger und insbesondere dessen Signalmittel auch
dann auf den Ansprechbereich des Lesekopfs auszurichten, wenn die Profile
der Schutzeinrichtung, an denen der Lesekopf einerseits und der
Betätiger andererseits festgelegt sind, unterschiedliche
geometrische Abmessungen haben, oder jedenfalls die Nuten der Profile,
an denen der Lesekopf einerseits und der Betätiger andererseits
angeordnet sind, im geschlossenen Zustand der Schutzeinrichtung
einander nicht gegenüber liegen.
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In
einer Ausführungsart weist der Betätiger eine
Aufnahmeöffnung zum Einlegen des Signalmittels für
den Signalaustausch mit dem Lesekopf auf. Die Aufnahmeöffnung
kann im einfachsten Fall durch eine Bohrung in der Platte des Betätigers
gebildet sein. Das Signalmittel kann klemmend in der Aufnahmeöffnung
festgelegt sein und erforderlichenfalls darüber hinaus
unlösbar mit dem Betätiger verbunden sein, beispielsweise
indem eine den Signalaustausch nicht beeinträchtigende
Abdeckplatte auf den Betätiger aufgebracht ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung,
in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den
Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale
jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtanordnung mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 zeigt
eine Ansicht auf den an dem Profil montierten Lesekopf,
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3 zeigt
die Seitenansicht der Anordnung der 2,
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4 die
Ansicht von oben der Anordnung der 2,
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5 eine
perspektivische Ansicht der Anordnung der 2,
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6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht einer Explosionsdarstellung
des Lesekopfs,
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7 zeigt
eine Ansicht eines an dem Profil festgelegten Betätigers,
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8 zeigt
die Seitenansicht der Anordnung der 7,
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9 eine
Ansicht von oben der Anordnung der 7,
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10 eine
perspektivische Ansicht der Anordnung der 7,
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11 zeigt
eine vergrößerte Ansicht einer Explosionsdarstellung
des Betätigers,
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12 zeigt
eine Ansicht von oben auf die Anordnung von Lesekopf und Betätiger,
und
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13 zeigt
einen Schnitt A-A durch die Anordnung der 12.
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Die 1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtanordnung mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Überwachen
des Zustandes einer Schutzeinrichtung 10 einer Maschine 12,
insbesondere des geschlossenen Zustandes einer Schutztür,
mit der die Schutzeinrichtung 10 verschließbar
ist, um beispielsweise das Bedienpersonal vor einer Gefährdung
durch die im Betrieb befindliche Maschine 12 zu schützen.
Die Schutzeinrichtung 10 weist ein erstes Teil 14 auf,
beispielsweise einen feststehenden Rahmen. Das erste Teil 14 weist eine Öffnung 16 auf,
die durch ein zweites Teil 18 schließbar ist,
beispielsweise durch eine Schutztür, die entsprechend dem
Pfeil 20 gegenüber dem ersten Teil 14 drehbar
ist und dabei durch Lagerelemente 22 gelagert ist.
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Die
Vorrichtung 1 weist einen am ersten Teil 14 der
Schutzeinrichtung 10 angeordneten Lesekopf 24 und
einen am beweglichen zweiten Teil 18 angeordneten Betätiger 26 auf.
Wenn sich der Betätiger 26 im Ansprechbereich
des Lesekopfs 24 befindet, können elektrisch kontaktlos
Signale ausgetauscht werden und dadurch der geschlossene Zustand
der Schutzeinrichtung 10 an eine die Maschine 12 steuernde
Einheit signalisiert werden. Das erste Teil 14 der Schutzeinrichtung 10 weist
an seinen dem zweiten Teil 18 zugewandten Enden jeweils
ein Profil 28, 32 auf, das Teil eines Rahmens
des ersten Teils 14 sein kann. Das zweite Teil 18 weist
an seinen dem ersten Teil 14 zugewandten Enden jeweils
ein Profil 34, 36 auf, das einen Rahmen für
eine Schutztür bilden. Der Lesekopf 24 ist an
dem Profil 28 des ersten Teils 14 angeordnet.
Der Betätiger 26 ist an dem Profil 34 des
zweiten Teils 18 angeordnet.
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Die 2 zeigt
eine Ansicht auf den an dem Profil 28 montierten Lesekopf 24.
Die 3 zeigt die zugehörige Seitenansicht,
die 4 die Ansicht von oben und die 5 eine
zugehörige perspektivische Ansicht. Der Lesekopf 24 ist
mit zwei Befestigungsmitteln 38, 42, insbesondere
mit zwei Befestigungsschrauben, an dem Profil 28 mechanisch
befestigt. Das Profil 28 weist eine im Wesentlichen quadratische
Außenkontur auf. Mittig auf jeder Außenfläche ist
eine sich in Längsrichtung des Profils 28 erstreckende
Nut 44 angeordnet, die einen Hinterschnitt aufweist und
in der eine Gleitmutter 46 einsteckbar und entlang der
Nut verschiebbar ist. Die Befestigungsmittel 38, 42 sind
jeweils mit einer Gleitmutter 46 verschraubt. Auf der Oberfläche
des Lesekopfes 24 ist eine Markierung 48 angebracht,
die den Ansprechbereich des Lesekopfes 24 für
den Betätiger 26 markiert.
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Die 6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht einer Explosionsdarstellung
des Lesekopfs 24. Der Lesekopf 24 weist einen
ersten Abschnitt 30 auf, der in der Nut 44 des
Profils 28 versenkbar ist. Hierzu ist der erste Abschnitt 30 im
Wesentlichen zylinderförmig oder leicht kegelförmig
ausgebildet, wobei die Zylinder- bzw. Kegelachse rechtwinklig zu
dem zweiten Abschnitt 40 des Lesekopfs 24 verläuft,
der in Form einer Platte ausgebildet ist und sich in einer Längsrichtung 52 erstreckt,
die im montierten Zustand mit der Längsrichtung der Nut 44 zusammenfällt
oder parallel zu dieser verläuft.
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Im
Bereich des ersten Abschnitts 30 steht der zweite Abschnitt 40 seitlich über
den ersten Abschnitt 30 über. Dadurch ergibt sich
auch in diesem Bereich eine Anlage des zweiten Abschnitts 40 an dem
Profil 28. Die sich rechtwinklig zu dem zweiten Abschnitt 40 erstreckende
Bauhöhe des ersten Abschnitts 30 ist geringer
als die Tiefe der Nut 44. In einem in Längsrichtung 52 von
dem ersten Abschnitt 30 beabstandeten Bereich weist der
zweite Abschnitt 40 zwei in Längsrichtung 52 hintereinander
und mit der Längserstreckung des ersten Abschnitts 30 fluchtende Öffnungen 54, 56 auf,
durch welche die Befestigungsmittel 38, 42 hindurchtreten
können und mit den Gleitmuttern 46 verschraubt
werden können. In Längsrichtung 52 weist
der zweite Abschnitt 40 eine gleichbleibende Breite und
Dicke auf. Der erste Abschnitt 30 erstreckt sich über
30 bis 70%, insbesondere 40 bis 60% der Länge des zweiten
Abschnitts 40 und schließt im Wesentlichen bündig
mit einem Ende des zweiten Abschnitts 40 ab.
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Der
erste Abschnitt 30 weist zwei im Wesentlichen hohlzylindrische
und auf der dem zweiten Abschnitt 40 abgewandten Seite
offene Ausnehmungen auf, die durch eine Trennwand 58 separiert
sind, wobei in die Trennwand 58 auf der dem zweiten Abschnitt 40 abgewandten
Seite ein Verbindungsschlitz 62 eingebracht ist. In die
dem Ende in Längsrichtung 52 nahen erste Ausnehmung 64 des
ersten Abschnitts 30 können insbesondere auf einer
Leiterplatte 68 angeordnete elektrische und/oder elektronische Bauelemente
angeordnet werden, die über eine axial endseitige Öffnung
und eine darin durchgeführte Anschlussleitung elektrisch
kontaktierbar sind. Die Anschlussleitung kann auch durch eine in
die endseitige Öffnung einsteckbare Anschlusstülle 72 hindurch
geführt werden, oder es kann an dem stirnseitigen Ende ein
Anschlusselement angeordnet sein, beispielsweise eine Steckbuchse,
in die von außen eine Anschlussleitung einsteckbar ist.
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In
die von dem Ende in Längsrichtung 52 beabstandete
zweite Ausnehmung 66 ist eine Spule 70 einsetzbar,
mittels der ein Signalaustausch mit dem Betätiger 26 möglich
ist. Die Spule 70 weist einen Spulenkörper 74 auf,
auf den eine Wicklung 76 aufgebracht ist. Die Spule 70 weist
weiterhin einen Spulenkern 78 auf, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei
nebeneinander angeordnete, identisch aufgebaute kreiszylindrische
Spulenkerne 78.
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Die 7 zeigt
eine Ansicht eines an dem Profil 34 festgelegten Betätigers 26.
Die 8 zeigt die zugehörige Seitenansicht,
die 9 eine Ansicht von oben auf das Profil 34 und
die 10 eine zugehörige perspektivische Ansicht.
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Der
Betätiger 26 ist mit Befestigungsmitteln 82, 84 an
dem Profil 34 festgelegt, insbesondere durch Befestigungsschrauben,
die in jeweils eine Gleitmutter 86 eingeschraubt sind.
In einem mittleren Bereich 88 zwischen den Befestigungsmitteln 82, 84 weist
der Betätiger 26 abweichend von seiner ansonsten
streifenförmigen Kontur auf einer Seitenkante eine konvexe
Wölbung auf, weil in diesem Bereich an dem Betätiger
ein Signalmittel 80 (11) angeordnet
ist für den Signalaustausch mit dem Lesekopf 24.
Der Betätiger 26 kann dabei wahlfrei derart in
die Nut 92 des Profils 34 eingesetzt werden, dass
die konvexe Wölbung nach der einen oder der anderen Seite
absteht. Vor dem endgültigen Befestigen des Betätigers 26 kann
dieser entlang der Nut 92 verschoben werden, insbesondere
in eine optimale Position für das Zusammenwirken mit dem
Lesekopf 24 gebracht werden.
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Die 11 zeigt
eine vergrößerte Ansicht einer Explosionsdarstellung
des Betätigers 26. Der abgesehen von der konvexen
Wölbung streifenförmige Grundkörper 27 des
Betätigers 26 weist auf seiner dem Profil 34 zugewandten
Unterseite Aussparungen auf, wobei im Bereich des Durchtritts der
Befestigungsmittel 82, 84 und im Bereich der Öffnung
zum Einsetzen des Transponders 80 Stege angeordnet sind,
welche die volle Materialstärke des Grundkörpers 27 aufweisen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der die Aufnahmeöffnung 94 für
das Signalmittel 80 auf der Seite der konvexen Wölbung
begrenzende Ringabschnitt einen Schlitz 96 auf, durch den
eine federelastische Verformbarkeit des Grundkörpers 27 gegeben
ist, sodass das Signalmittel 80, bei dem es sich beispielsweise
um einen mit einem elektronischen Datenspeicher versehenen Transponder
handeln kann, bereits aufgrund einer federelastischen Verformung
des Grundkörpers 27 in dem Betätiger 26 klemmend
festlegbar ist.
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Die 12 zeigt
eine Ansicht von oben auf eine Anordnung von Lesekopf 24 und
Betätiger 26 für einen Anwendungsfall,
bei dem das Profil 28 des ersten Teils 14 und
das Profil 34 des zweiten Teils 18 der Schutzeinrichtung 10 identisch
sind. Die 13 zeigt einen Schnitt A-A durch
die Anordnung der 12.
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Das
Signalmittel 80 liegt in Richtung der Längserstreckung
der Nut 44 auf der Höhe der Spule 70.
Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Signalmittels 80 in
Bezug auf die Nut 92 ist in lateraler Richtung, d. h. senkrecht
zur Zeichenebene der 13, ein Versatz zwischen Signalmittel 80 und Spule 70 vorhanden.
Dieser Versatz kann dann vorteilhaft ausgenutzt werden, wenn im
geschlossenen Zustand der Schutzeinrichtung die Nuten 44, 92 der Profile 28, 34 sich
nicht einander gegenüberliegen, beispielsweise weil die
Profile 28, 34 des ersten bzw. zweiten Teils 14, 18 unterschiedliche
Abmessungen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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