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Die
Erfindung betrifft eine Zuhaltung für ein Bauteil zum Verschließen
einer Öffnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zuhaltungen
sind als Teil einer Zugangsschutzeinrichtung für einen
verschließbaren Raumbereich einer maschinellen Anlage,
von dem ein Gefahrenpotenzial ausgehen kann, bekannt. Bei der Anlage
kann es sich beispielsweise um Maschinen oder Komponenten wie Roboter
zum Herstellen, Behandeln oder Bearbeiten von Werkteilen sowie um
chemische Anlagen oder dergleichen handeln.
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Eine
Zuhaltung ist zwischen einer den Raumbereich verschließenden
Tür oder Klappe als beweglicher Teil gegenüber
feststehenden Wänden als feststehendem Teil angeordnet.
Die gegebenenfalls mindestens eine umlaufend abgedichtete Tür oder
Klappe, die durch Schwenken bzw. Schieben geöffnet bzw.
geschlossen werden kann, ist durch die Zuhaltung arretierbar.
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Zwischen
der Tür und der benachbarten Wand befindet sich jeweils
mindestens ein Sicherheitssensor. Außerdem ist eine Steuerung
vorgesehen, die mit der maschinellen Anlage und dem Sicherheitssensor
gekoppelt ist, um die Zuhaltung entsprechend dem Betriebszustand
der maschinellen Anlage zum Öffnen der Tür freizugeben
bzw. zu sperren. Wenn von der maschinellen Anlage kein Gefahrenpotenzial
für Personen mehr ausgeht, d. h. in den Raumbereich durch
die Tür hineingegriffen bzw. der Raumbereich über
die Tür begangen werden kann, indem bspw. der Steuerung
ein Stillstehen der beweglichen Teile der maschinellen Anlage etwa
durch Stillstandswächter signalisiert wird, gibt die Steuerung
die Zuhaltungen frei, so dass in den Raumbereich durch Öffnen
der Türen eine Person gelangen kann.
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Stehen
zumindest Teile der maschinellen Anlage nicht still oder sind ansonsten
vorzunehmende Vorkehrungen vor dem Öffnen der Türen
noch nicht getroffen, werden die Zuhaltungen blockiert, so dass
die Türen nicht geöffnet werden können.
Außerdem verhindert die Steuerung ein Inbetriebnehmen der
maschinellen Anlage bei wenigstens einer geöffneten Tür.
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Aus
DE 10 2004 030 362
A1 ist eine Vorrichtung zum gesteuerten Arretieren einer
sicherheitsrelevanten Einrichtung, wie beispielsweise einer Schutztür
oder dergleichen, bekannt. Die Vorrichtung weist ein bewegbar gelagertes
und von einem Antriebselement antreibbares Arretierungselement auf, das
zum Zwecke des Arretierens aus einem Gehäuse der Vorrichtung
austretend in formschlüssigen Eingriff mit der zu arretierenden
Einrichtung bringbar ist.
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Nachteilig
bei der aus
DE
10 2004 030 362 A1 bekannten Vorrichtung ist, dass bei
einer Blockade des Arretierungselements der Antrieb und/oder das Arretierungselement
Schaden nehmen kann, da das Arretierungselement verbogen werden
oder der Antrieb heiß laufen kann. Die Zuhaltung ist dann
defekt und muss ausgetauscht werden, was Stillstandszeiten und Reperatur-
bzw. Wartungsarbeiten verursacht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Zuhaltung für ein Bauteil
zum Verschließen einer Öffnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der eine einfache Ausgestaltung
einer verbesserten Zuhaltung möglich ist, bei der eine
Beschädigung der Zuhaltung mit einfachen Mitteln verhindert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch
wird eine Zuhaltung für ein Bauteil zum Verschließen
einer Öffnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geschaffen,
bei der ein Stößel zwischen einer verriegelnden
und einer entriegelten Endstellung in Stößellängsrichtung
beweglich geführt ist. Die Zuhaltung weist ferner einen
eine Bewegung ausführenden Antrieb zum Bewegen des Stößels und
eine Übertragungseinrichtung zwischen dem Antrieb und dem
Stößel auf. Die Übertragungseinrichtung
umfasst zwei Übertragungselemente mit zwischengeschaltetem
Energiespeicher. Das erste Übertragungselement ist mit
dem Antrieb und das zweite Übertragungselement ist mit
dem Stößel gekoppelt. Die Übertragungseinrichtung
ist für eine Pufferung der Energie der Bewegung des Antriebs
unter Energieeintrag in den Energiespeicher ausgestaltet. Die Energie
kann für eine spätere Übertragung an das
zweite Übertragungselement verwendet werden. Ist ein Ausfahren
des Stößels in eine verriegelnde Endstellung beabsichtigt
und ist der Stößel blockiert, so erfolgt ein Energieeintrag
in den Energiespeicher, der die Energie puffert. Die Energie wird
bei einer Aufhebung der Blockade des Stößels unmittelbar
für eine Bewegung des Stößels umgesetzt.
Bei der Aufhebung der Blockade erfolgt eine zwangsgeführte Abgabe
der Energie des Energiespeichers zur Bewegung des Stößels.
Es erfolgt eine zeitliche Entkopplung, wobei die Energie des Energiespeichers
sofort, wenn es möglich ist, zur Bewegung des Stößels
eingesetzt wird. Durch die Ausgestaltung der Übertragungseinrichtung
mit zwei Übertragungselementen und zwischengeschaltetem
Energiespeicher ist es möglich, ein Übertragungselement
vorzusehen, das dem Antrieb zugeordnet ist und ein Übertragungselement
vorzusehen, das dem Stößel zugeordnet ist. Das
dem Antrieb zugeordnete Übertragungselement kann sich immer
bewegen und trägt Energie in den Energiespeicher ein. Das
dem Stößel zugeordnete Übertragungselement
kann bei einer Blockade des Stößels in Ruhe verharren.
Der Antrieb läuft nicht heiß und die kinetische
Energie des Antriebs wird im Energiespeicher gepuffert. Das dem
Antrieb zugeordnete Übertragungselement folgt auch bei
einer Blockade des Stößels der durch den Antrieb
aufgedrückten Zwangsbewegung und bringt die Energie in den
Energiespeicher ein. Durch die zwei Übertragungselemente
wird eine Entkopplung der zwangsgeführten Bewegung durch
den Antrieb vom Stößel erreicht, obwohl eine mechanische
Kopplung über den Energiespeicher zwischen den Übertragungselementen
vorhanden ist.
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Bevorzugt
ist der Energiespeicher als Federelement bzw. Feder ausgestaltet,
die zwischen den Übertragungselementen anliegt. Bei einer
Ausgestaltung des Energiespeichers als Feder bzw. Federelement ist
eine Umwandlung der kinetischen Energie des Antriebs in eine potenzielle
Energie des Federelements unter Ausnutzung einfacher Mittel möglich. Durch
die Auswahl einer geeigneten Feder ist ein hochelastischer mechanischer
Federspeicher möglich, dessen Federkonstante wählbar
ist. Die Feder kann bei einer Bewegung des Antriebs von einer entriegelten
Endstellung in eine verriegelnde Endstellung zwischen den beiden Übertragungselementen dehnbar
und bei der Bewegung des Antriebs von einer verriegelnden Endstellung
in eine entriegelte Endstellung zwischen den beiden Übertragungselementen
stauchbar sein.
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Bevorzugt
ist der Energiespeicher als kreisförmige Drehfeder ausgebildet
ist, deren eines Ende in Anlage an Anschläge des ersten
und zweiten Übertragungselements bringbar ist, und deren
zweites Ende in Anlage an Anschläge des ersten und zweiten Übertragungselements
bringbar ist. So ist eine mechanische Energiespeicherung mit einfachen Mitteln
möglich, die Anschläge der Bauteile können
in Formwerkzeugen und/oder durch Verbindungstechnik ausgebildet
werden.
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Bevorzugt
ist der Antrieb als Spindelmotor ausgestaltet, dessen Spindel in
Eingriff mit einem zumindest teilweise als Schneckenradsegment ausgestalteten
zweiten Übertragungselement ist für eine Übertragung
der Bewegung des Antriebs in eine rotatorische Bewegung des Schneckenradsegments um
ein ortsfestes Zentrum. Durch einen Elektromotor mit einer sich
drehenden ortsfest gelagerten Spindel und einem als Schneckenradsegment
ausgebildeten und mit der Spindel des Antriebs in Eingriff stehenden
zweiten Übertragungselement ist eine kompakte Bauweise
der Zuhaltung möglich, mit der hohe Kräfte übertragbar
sind, die in den Energiespeicher eintragbar sind als gepufferte
Energie. Der Spindelantrieb für das Schneckenradsegment
erlaubt zudem eine Umlenkung des Antriebs in eine Drehbewegung des zweiten Übertragungselements.
Die für den Hub des Stößels benötigte
Bewegung kann damit aus einer rotatorischen Bewegung des Übertragungselements erfolgen,
was eine Verkürzung der Zuhaltung in Richtung der Stößellängsrichtung
ermöglicht, da der Antrieb senkrecht zur Stößellängsrichtung
angeordnet sein kann.
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Bevorzugt
ist das erste Übertragungselement ortsfest um das Zentrum
und koaxial zum zweiten Übertragungselement drehbar gelagert,
so dass eine kompakte Bauform ermöglicht ist, indem das erste
und das zweite Übertragungselement übereinander
angeordnet sind, und das Volumen der Zuhaltung gering gehalten werden
kann.
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Bevorzugt
ist der Stößel linear in einer Führung
gleitend geführt, und das erste Übertragungselement
ist zur Umwandlung einer Drehbewegung des ersten Übertragungselements
in die lineare Bewegung des Stößels mechanisch
gekoppelt, was zu einer weiteren Verringerung des Volumens der Zuhaltung
führt.
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Eine
kompakte Bauweise ist möglich. Vorzugsweise weist der Stößel
quer zu seiner Längsrichtung einen den Stößel
durchdringenden Stift auf, dessen zumindest eines Ende in einem
Langloch des ersten Übertragungselements gelagert ist,
für die Umsetzung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung.
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Bevorzugt
weisen die Übertragungselemente der Übertragungseinrichtung
Kunststoffteile auf, damit eine möglichst leichte Zuhaltung
geschaffen wird. Vorzugsweise bestehen die Übertragungselemente
aus Kunststoff.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
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1a zeigt
einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Zuhaltung
in einer nicht arretierenden Stellung;
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1b zeigt
den Ausschnitt der 1a in einer teilweisen Schnittdarstellung;
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2a zeigt
einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Zuhaltung
in einer arretierenden Stellung;
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2b zeigt
den Ausschnitt der 2a in einer teilweisen Schnittdarstellung;
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3a zeigt
einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Zuhaltung
in einer arretierenden Stellung;
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3b zeigt
den Ausschnitt der 3a in einer teilweisen Schnittdarstellung.
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In 1a und 1b ist
ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Zuhaltung
in einer entriegelten Endstellung gezeigt. Mit einem Stößel 1 ist
die nicht dargestellte Tür als beweglicher Teil gegenüber
einer ebenfalls nicht dargestellten feststehenden Wand als feststehendem
Teil zuhaltbar, wenn die Zuhaltung an einem der beiden Teile befestigt
ist und mit dem Stößel 1 in eine entsprechende
Aussparung des anderen Teil formschlüssig eingreift.
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In
der entriegelten Endstellung ist der Stößel 1 im
Wesentlichen im Gehäuse 2 eingefahren. In der in 1a und 1b dargestellten
Position ist die Tür nicht zugehalten bzw. nicht arretiert.
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In
der in 2a und 2b dargestellten verriegelnden
Endstellung ist der Stößel 1 aus dem Gehäuse 2 ausgefahren
und kann die Tür arretieren. Zu diesem Zweck greift der
Stößel 1 in eine Aussparung an der Tür
bzw. der Wand formschlüssig ein, je nachdem an welchem
der beiden Teile, d. h. Tür oder Wand, die Zuhaltung montiert
ist.
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Der
Stößel 1 ist in Stößellängsrichtung
beweglich geführt. Zum Antrieb des Stößels 1 ist
ein Antrieb 3 vorgesehen, der den Stößel 1 über
eine zwischengekoppelte Übertragungseinrichtung 4 bewegen
kann. Im Prinzip treibt der Antrieb 3 die Übertragungseinrichtung 4 an,
die wiederum den Stößel 1 bewegt.
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Der
Stößel 1 gleitet endseitig in einer den Stößelumfang
umfassenden Führung 5 für eine lineare
Bewegung.
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Die Übertragungseinrichtung 4 weist
ein erstes Übertragungselement 6 auf, das mittels
eines Stifts 7 mit dem Stößel 1 gekoppelt
ist. Das erste Übertragungselement 6 weist dazu
ein Langloch 8 auf, in das die Enden des in den Stößel 1 eingesetzten
Stifts 7 gelagert sind. Die im Langloch gelagerten Enden
des Stifts 7 sind zylinderförmig mit kreisförmigem
Querschnitt ausgestaltet.
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Das
erste Übertragungselement 6 ist um das Zentrum 9 drehbar
gelagert. Bei der zwischen den 1a und 2a veranschaulichten
Bewegung bewirkt eine Drehung des ersten Übertragungselements 6 um
das Zentrum 9 die lineare Bewegung des Stößels 1 aus
dem Gehäuse 2 heraus. Die Drehbewegung des ersten Übertragungselements 6 wird
somit in eine lineare Bewegung des Stößels 1 über
die Anlenkung mit dem Stift 7 umgewandelt.
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Für
eine Drehbewegung der Übertragungseinrichtung 4 ist
eine Kopplung des Antriebs 3 mit der Übertragungseinrichtung 4 vorgesehen.
Die Übertragungseinrichtung 4 weist ein zweites Übertragungselement 10 auf,
das als Schneckenradsegment der Übertragungseinrichtung 4 ausgestaltet
ist. Das als Schneckenradsegment ausgestaltete zweite Übertragungselement 10 steht
in Eingriff mit dem ortsfest gelagerten Antrieb 3, der
das Schneckenradsegment bei einer Drehung des Antriebs 3 dreht,
die Drehung des Schneckenradsegments erfolgt um das Zentrum 9.
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Die Übertragungseinrichtung 4 weist
einen als Drehfeder ausgestalteten Energiespeicher 11 auf, der
zwischen das erste Übertragungselement 6 und das
zweite Übertragungselement 10 geschaltet ist und
diese koppelt. Der Energiespeicher 11 kann die kinetische
Energie der Bewegung des Antriebs 3 in Form von potenzieller
Energie speichern. Durch den Energiespeicher 11 kann somit
eine Umwandlung der kinetischen Energie in potenzielle Energie erfolgen,
die in dem Energiespeicher 11 gepuffert werden kann für
eine spätere Übertragung der Energie zur Bewegung
des Stößels 1 durch Abgabe der gepufferten
Energie des Energiespeichers 11 an das erste Übertragungselement 6.
Durch den Energiespeicher 11 ist somit eine Umwandlung
von kinetischer Energie in potenzielle Energie und Pufferung derselben möglich.
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Wenn
der Antrieb 3, eine Drehbewegung des zweiten Übertragungselements 10 hervorruft,
wird im Normalfall die Drehbewegung des zweiten Übertragungselements 10 durch
den Energiespeicher 11 sofort in eine Drehbewegung des
ersten Übertragungselements 6 umgesetzt. Die Enden
des als Drehfeder ausgestalteten Energiespeichers 11 liegen
an Anschlägen 12a, 12b des ersten Übertragungselements 6 und
Anschlägen 13a, 13b des zweiten Übertragungselements 10 an.
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Bei
einem ungehinderten Ausfahren des Stößels 1,
von der in 1 gezeigten entriegelten
Endstellung in die in 2 gezeigte verriegelnde
Endstellung, drückt der Anschlag 13a des zweiten Übertragungselements 10 bei
der Drehung des zweiten Übertragungselements 10 ein
Ende 14a der Drehfeder. Wenn sich der Stößel 1 ungehindert
bewegen kann und nicht blockiert wird, kann sich das an den Stößel 1 angelenkte
erste Übertragungselement 6 durch die von dem
Ende 14b der Drehfeder auf den Anschlag 12b ausgeübte
Kraft drehen.
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Bei
einem ungehinderten Einfahren des Stößels 1,
von der in 2 gezeigten verriegelnden Endstellung
in die in 1 gezeigte entriegelte Endstellung,
drückt der Anschlag 13b des zweiten Übertragungselements 10 bei
der Drehung des zweiten Übertragungselements 10 das
Ende 14b der Drehfeder. Wenn sich der Stößel 1 ungehindert
bewegen kann und nicht blockiert wird, kann sich das an den Stößel 1 angelenkte
erste Übertragungselement 6 durch die von dem
Ende 14a der Drehfeder auf den Anschlag 12a ausgeübte
Kraft drehen.
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Wenn
die Bewegung des Stößels 1 blockiert ist,
so kann sich das erste Übertragungselement 6 nicht
drehen. Dieser Fall ist für den Übergang zwischen
der entriegelten Endstellung in 1 und
einem gewollten Ausfahren des Stößels 1 in 3 gezeigt. Der Antrieb 3 hat
das zweite Übertragungselement 10 gedreht. Der
Anschlag 13a des zweiten Übertragungselements 10 hat
das Ende 14a der Drehfeder ausgelenkt. Da der Stößel 1 blockiert
ist, kann sich das erste Übertragungselement 6 nicht drehen
und die Drehfeder ist gespannt. Durch die Drehung des zweiten Übertragungselements 10 und die
Behinderung der Bewegung des Stößels ist ein Energieeintrag
in den als Drehfeder ausgestalteten Energiespeicher 11 erfolgt.
Die Drehfeder ist gespannt. Der Energieeintrag in den Energiespeicher 11 verursacht
eine Kraftwirkung der Enden 14a, 14b der Drehfeder
auf das erste Übertragungselement 6, d. h. den
Anschlag 13b, und auf das zweite Übertragungselement 10,
d. h. den Anschlag 12a.
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Wenn
sich die Blockade des Stößels 1 löst, verursacht
der Energieeintrag in den Energiespeicher 11 eine Drehung
des ersten Übertragungselements 6 zum Abbau der
im Energiespeicher gespeicherten Energie. Die Drehfeder wird entlastet.
Es erfolgt gegenüber dem Zeitpunkt des Energieeintrags in
den Energiespeicher 11 eine spätere Übertragung der
Energie zur Bewegung des Stößels 1 durch
Abgabe der gepufferten Energie des Energiespeichers 11.
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Oben
beschrieben wurde der Fall einer Blockade von der entriegelten Endstellung
in die verriegelnde Endstellung, d. h. der Stößel 1 kann
durch die Blockade zunächst nicht ausgefahren werden, da beispielsweise
die Tür mit der Aussparung, in die der Stößel 1 eingreifen
soll, noch nicht vollständig geschlossen ist. Sobald die
Aussparung, in die der Stößel 1 eingreifen
soll, vor dem Ausfahrbereich des Stößels 1 liegt,
kann der Stößel 1 durch die im Energiespeicher 11 gepufferte
Energie ausgefahren werden.
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Das
oben Beschriebene für den Fall der Blockade von der entriegelten
Endstellung in die verriegelnde Endstellung gilt natürlich
auch für eine Blockade des Stößels 1 von
der verriegelnden Endstellung in die entriegelte Endstellung. Eine
derartige Blockade kann vorliegen, wenn die Aussparung, in die der
Stößel 1 formschlüssig eingreift,
seitlich auf den Stößel drückt und eine
Bewegung des Stößels 1 in Längsrichtung
verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004030362
A1 [0006, 0007]