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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Sicherheitsschalter mit Zuhaltefunktion
und Fluchtentriegelung, durch die die Zuhaltefunktion manuell aufhebbar
ist. Derartige Schalter werden beispielsweise in Sicherheitsfunktionen
von trennenden Schutzeinrichtungen wie Schutztüren, Hauben und Lücken von Maschinen
und Anlagen eingesetzt.
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Zum
gegenwärtigen
Zeitpunkt sind nur einige wenige Zuhaltungsschalter mit der zusätzlichen Funktion
der Fluchtentriegelung am Markt bekannt, wie sie in dem Dokument
GS-ET-19: ”Grundsätze für die Prüfung und
Zertifizierung von Verriegelungseinrichtungen mit elektromagnetischen
Zuhaltungen” des
Fachausschusses Elektrotechnik der Prüf- und Zertifizierungsstelle
im BG-PRÜFZERT
beschrieben sind. Dabei handelt es sich hier entweder um angepasste
Hilfsentriegelungen oder um vollwertige Fluchtentriegelungen, welche
aber mittels Drucktaster, ähnlich
wie bei einem Not-Aus-Taster, betätigt werden. Bei den angepassten
Hilfsentriegelungen besteht der Nachteil, dass die Betätigungshebel
sehr klein sind und dadurch in einer Notsituation nur sehr schwer entdeckt
und betätigt
werden können.
Die mit reinen Drucktastern ausgestatteten Hilfsentriegelungen haben
zudem zum Nachteil, dass deren Taster durch einen durchgebohrten
Türpfosten
hindurch geführt
werden muss, um dann im Notfall von der Gefahrenzone heraus betätigt werden
zu können.
Der Durchmesser der Durchtrittsbohrung muss stets dem Durchmesser
des Tasters angepasst werden, der üblicherweise bei 20 mm oder
mehr liegt, wodurch der Türpfosten
in seiner Stabilität
erheblich geschwächt wird.
Will man dies vermeiden, so muss der Drucktaster mühsam seitlich
am Türpfosten
vorbei geführt werden,
was aber sehr umständlich
und zeitraubend ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher einen Sicherheitsschalter der vorgenannten
Art zu schaffen, dessen Fluchtentriegelung sicher und einfach auslösbar ist
und dessen Anordnung weniger Einschränkungen unterliegt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Sicherheitsschalter einen vorgespannten Draht oder Seilzug
aufweist, über
den die Fluchtentriegelung aus der Gefahrenzone heraus auslösbar ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
dabei, dass die Fluchtentriegelung statt durch einen Taster durch
einen Seilzug, einen Draht oder dergleichen Mittel auslösbar ist.
Der Draht oder Seilzug hat lediglich einen sehr geringen Durchmesser,
so dass er durch eine kleine Öffnung
oder Bohrung hindurchgeführt
werden kann. Somit ist es möglich,
den Draht oder Seilzug auch durch Türrahmen oder andere strukturell
schwache Trennwände
oder -einrichtungen zu führen,
ohne dass die beim Stand der Technik bekannten Probleme auftreten.
Die Vorspannung des Seilzugs oder Drahts bewirkt eine zusätz liche
Ausfallsicherheitsfunktion. Der Schalter zum Auslösen der
Fluchtentriegelung wird durch die Federkraft in einer Ruheposition
gehalten. Vorzugsweise ist der Sicherheitsschalter so ausgebildet,
dass die Fluchtentriegelung durch Zug und Druck an dem Draht oder
Seilzug auslösbar
ist. Falls der Draht reißt oder
bricht, wird der Schalter durch die Vorspannung ebenfalls ausgelöst. Dadurch
wird ein Betrieb der überwachten
Anlage mit einer nicht einsatzfähigen Fluchtentriegelung
verhindert. Alternativ kann die Fluchtentriegelung derart ausgebildet
sein, dass der Draht oder Seilzug beim Auslösen bewusst reißt, um die
Anforderung zu erfüllen,
dass der Sicherheitsschalter nur durch Werkzeug und/oder durch erheblichen
Aufwand wieder Betriebsbereit zu setzen ist. Er kann also eine oder
mehrere Sollbruchstellen aufweisen.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht vor, dass der Draht oder der Seilzug durch ein federndes
Element vorgespannt ist und das federnde Element an dem dem Sicherheitsschalter
zugewandtem Ende des Seilzugs oder Drahts angeordnet ist. Als federndes
Element kann beispielsweise eine Spiral- oder Blattfeder verwendet werden.
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Die
Fluchtentriegelung kann beispielsweise einen Schiebe- oder Drehschalter
aufweisen, an dem der Draht oder Seilzug angreift. Vorzugsweise
weist der Sicherheitsschalter einen drehbar gelagerten Exzenter
zum Auslösen
der Fluchtentriegelung auf. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft,
wenn die Zuhaltefunktion einen Verriegelungsmagneten mit einem Anker
aufweist und der Exzenter mit dem Anker derart verbunden ist, dass
durch Drehen des Exzenters der Anker bewegt wird und die Zuhaltung
dadurch geöffnet
wird. Der Exzenter weist dabei zweckmäßigerweise einen Hebel auf,
an dem der Draht oder der Seilzug angreift. Der Exzenter kann dazu
eine Öffnung
oder einen Haken zum Einhängen
des Drahts aufweisen.
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Um
die oben beschriebene Ausfallsicherheitsfunktion zu realisieren,
ist es zweckmäßig, wenn der
Exzenter durch die Vorspannung des Drahts oder Seilzugs in einer
Ruheposition gehalten ist und die Fluchtentriegelung durch Drehung
des Exzenters in beide Drehrichtungen auslösbar ist. Dabei wird der Exzenter
durch Zug an dem Draht oder Seilzug in die eine Drehrichtung gedreht
und bei einem Bruch des Drahts oder des Seilzugs bewirkt die Vorspannung eine
Drehung des Exzenters in die andere Drehrichtung.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Fluchtentriegelung fest an
dem Deckel des Sicherheitsschalters angeordnet ist. Der Sicherheitsschalter
weist in einer Gehäuse-Wand
eine Nut oder Öffnung
zum Durchführen des
Drahts oder des Seilzugs auf.
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Eine
Ausführung
der Erfindung sieht vor, dass das federnde Element als Druckfeder
ausgebildet ist, die gespannt zwischen dem Hebel an der Achse und
der die Öffnung
aufweisenden Gehäuse-Wand
angeordnet ist und der Druck der Feder die Vorspannung des Drahts
oder Seilzugs bewirkt.
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Vorzugsweise
ist der Draht oder der Seilzug außerhalb des Sicherheitsschalters
beweglich an einer Montagevorrichtung befestigt und der Draht oder Seilzug
ist zwischen der Öffnung
und der Montagevorrichtung in einem Mantel, beispielsweise ein Bowdenzug,
Rohr oder flexiblem Rohr, geführt,
und die Montagevorrichtung nimmt die durch den Draht oder Seilzug
ausgeübten
und über
den Mantel übertragenen
Kräfte
auf.
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Das
andere Ende des Drahts oder Seilzugs ist an einem starren Objekt
fixiert, beispielsweise an einer Wand oder einem Pfosten, wobei
die Verankerung in der Wand die Gegenkraft für die Vorspannung aufbringt.
Der Draht kann dabei auch horizontal oder über Ecken geführt werden.
Andererseits ist es auch möglich,
dass die Gegenkraft für
die Vorspannung allein durch die Gewichtskraft des Drahtes oder
durch Reibung in einem Mantel oder an einer Umlenkung aufgebracht
wird.
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Das
verankerte Ende des Drahts oder Seilzugs kann eine Überwachungsfeder
zum zusätzlichen,
definierten Vorspannen des Drahts oder Seilzugs aufweisen.
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Der
Draht oder Seilzug ist vorzugsweise so angeordnet, dass er gut erreichbar
ist. Um die Auslösung
beispielsweise auch vom Boden aus zu ermöglichen, kann an dem Draht
oder dem Seilzug wenigstens eine zusätzliche Reißleine angeordnet sein. Diese
ist vorzugsweise senkrecht zum Draht angeordnet. Falls im Gefahrenbereich
eine Person stürzt
oder verletzt zu Boden geht, besteht somit für diese Person immer noch die
Möglichkeit
am Boden liegend die Reißleine
zu ziehen. Selbstverständlich
sind auch weitere zusätzliche
Schutz- oder Auslösemechanismen
denkbar, die auch darauf basieren können, den Draht oder Seilzug
zu durchtrennen, um eine Auslösung
der Fluchtentriegelung zu bewirken.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der
Sicherheitsschalter ein Rastelement auf, das ein unbeabsichtigtes
Wiedereinschalten des Sicherheitsschalters nach einer Auslösung, einem
Bruch oder einem Lösen
des Seilzuges verhindert.
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Zweckmäßigerweise
ist die Funktionsbereitschaft des Sicherheitsschalters durch axialen
Druck und Drehung des Rastelements wieder herstellbar. Alternativ
sind jedoch auch andere Rastmechanismen denkbar.
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In
einer alternativen Ausführung
der Erfindung ist das federnde Element als Schenkelfeder ausgebildet,
die gespannt zwischen der Achse und einer Anformung des Deckels
angeordnet ist und deren Federkraft die Vorspannung des Drahtes
oder Seilzugs bewirkt. Auch bei dieser Anordnung kann eine zusätzliche Überwachungsfeder
am Draht oder Seilzug angeordnet sein.
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Zweckmäßigerweise
ist zur Kontrolle des Sicherheitsschalters die Schaltstellung durch
ein von Außen
sichtbares Anzeigeelement angezeigt. Dies kann beispielsweise eine
Markierung auf dem Exzenter oder dem Rastelement sein.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters
mit Zuhaltefunktion und Fluchtentriegelung,
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2 eine
Schnittdarstellung der 1,
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3 eine
Darstellung der Zuhaltung ohne Deckel in der Grundstellung,
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4 eine
Detaildarstellung aus 3,
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5 eine
Seitenansicht der 4
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6 eine
Schnittdarstellung aus 5,
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7 eine
Darstellung der Zuhaltung ohne Deckel im betätigten Zustand,
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8 eine
Detaildarstellung aus 7,
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9 eine
Seitenansicht der 8,
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10 eine
Schnittdarstellung der 9,
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11 eine
Darstellung ohne Deckel und Gehäuse
bei Drahtbruch,
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12 eine
Detaildarstellung aus 11,
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13 eine
Seitenansicht von links der 12,
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14 eine
Draufsicht einer zweiten Ausführung
eines Sicherheitsschalters mit Zuhaltefunktion und Fluchtentriegelung,
in entriegelter Stellung,
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15 eine
Schnittdarstellung aus 14, ohne Zuhaltung,
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16 die
Zuhaltung der 14 in verriegelter Stellung,
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17 eine
Schnittdarstellung der 16 ohne Zuhaltung und
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18 die
Zuhaltung der 16, jedoch ohne Abdeckung.
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Die 1 zeigt
einen Sicherheitsschalter mit Zuhaltung und Fluchtentriegelung gemäß einer
ersten Ausführung
der Erfin dung. Die Funktion des erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters ist
mit Bezug auf die 1 bis 13 nachfolgend
erläutert.
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Der
Sicherheitsschalter 5 wird in der Regel an einem feststehenden
Bauteil einer zu sichernden Anlage befestigt und überwacht
beispielsweise eine Tür
oder eine Klappe. Der Sicherheitsschalter weist einen Verriegelungsmagnet 1 auf,
der einen Anker 2, der innerhalb des Magneten 1 geführt ist
bewegen kann. Über
den Anker 2 wird die Zuhaltefunktion realisiert, wobei
der Anker 2 beispielsweise in eine Öffnung an der Tür oder Klappe
eingreift, so dass diese bei aktivierter Zuhaltung nicht mehr geöffnet werden kann.
Der Betriebszustand der Zuhaltung wird durch Überwachungskontakte 14 (7)
registriert. Die überwachte
Anlage kann somit erst bei geschlossener Zuhaltung aktiviert werden.
Der Sicherheitsschalter ist in der Regel außerhalb des überwachten
Gefahrenbereichs angeordnet.
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Zur
Fehlerbeseitigung oder anderen Tätigkeiten
an einer überwachten
Anlage kann es notwendig sein, dass sich während dem Betrieb eine Person im
Gefahrenbereich aufhalten muss. Damit diese Person im Notfall den
Gefahrenbereich verlassen kann, muss eine Möglichkeit bestehen, die Zuhaltung vom
Gefahrenbereich aus zu deaktivieren, so dass die überwachte
Tür geöffnet werden
kann. Diese Funktion wird durch die erfindungsgemäße Fluchtentriegelung
oder Notentriegelung realisiert.
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Auf
dem Anker 2 des Verriegelungsmagneten 1 des insgesamt
mit 5 bezeichneten Sicherheitsschalters mit Zuhaltung ist
eine Schulter 3 angebracht (5). Im Deckel 4 der
Zuhaltung 5 befindet sich eine Achse 6 (1).
An dieser Achse 6 ist innenliegend ein Exzenter 7 montiert
(4). Auf der anderen, außenliegenden Seite der Achse 6 ist
ein Hebel 8 befestigt, an dem ein Stahldraht 9 eingehängt ist,
welcher durch eine am Deckel 4 angeformte Nut oder Bohrung 10 hindurch
geführt
wird.
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Der
Stahldraht 9 oder ein Seilzug verläuft zumindest teilweise im
Gefahrenbereich, damit von dort eine Entriegelung der Zuhaltung
im Notfall erfolgen kann. Der Vorteil dabei ist, dass der Draht 9 oder
der Seilzug einen sehr geringen Durchmesser hat und flexibel ist.
Der Draht kann somit durch eine enge Öffnung, beispielsweise eine
Bohrung oder ein bereits vorhandener Spalt, und um Ecken geführt werden. Beispielsweise
kann der Draht durch die Maschen eines Schutzzaunes geführt werden.
Deshalb entsteht an keinem Bauteil eine strukturelle Schwächung durch
eine große
Durchgriffsöffnung,
wie im Stand der Technik.
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Um
das zwischen Bohrung 10 und Hebel 8 befindliche
Teilstück
des Stahldrahtes 9 befindet sich eine Druckfeder 11,
welche einerseits gegen den Hebel 8 und andererseits gegen
die Wand 34 der Nut oder Bohrung 10 drückt (1).
Durch diese Federkraft wird der Hebel 8 dauerhaft in Richtung
B gedrückt
(6). Um den, an der Achse 6 befestigten Exzenter 7 in
der Ausgangslage zu halten, wird der Stahldraht 9 an seinem
zweiten Ende 12 mit einer bestimmten Vorspannung montiert
(3), beispielsweise an einer Wand 37.
Im Falle einer Einsperrung kann an dem Stahldraht 9 gezogen
werden. Dabei wird die Achse 6 und mit ihr der Exzenter 7 um
einen bestimmten Winkel gedreht. Der Exzenter 7 drückt dabei
auf die Schulter 3 und bewegt den Anker 2 des Verriegelungsmagneten 1 in
Richtung Y (10), wodurch die Zuhaltung 13 entriegelt
und die Überwachungskontakte 14 des
Verriegelungsmagneten 1 geöffnet werden. Dadurch erfolgt
eine Abschaltung der überwachten
Anlage. Der Stahldraht 9 verläuft von der Bohrung 10 durch
einen Mantel 15, beispielsweise ein Bowdenzug, Rohr oder
flexibles Rohr, bis hin zu einer separat befestigten Montagevorrichtung 16.
Die Montagevorrichtung 16 verhindert eine Überbeanspruchung
des Deckels 4 der Zuhaltung 5. Sie wird beispielsweise
an einem Schutzzaunpfosten oder am Rahmen einer Zugangstür befestigt.
Ausgehend von der Montagevorrichtung 16 wird der Stahldraht 9 im
Gefährdungsbereich
verlegt. Das Befestigungsende 12 des Stahldrahtes 9 wird
an einem starren Objekt fixiert, beispielsweise eine Wand 37,
ein Pfosten oder dergleichen. Dabei wird die Vorspannung des Stahldrahtes 9 so
gewählt,
dass die Achse 6 mit dem Exzenter 7 in einer Mittelstellung
steht. In diesem Zustand ist der Verriegelungsmechanismus frei,
das heißt
die Zuhaltung kann verriegeln, wobei die Überwachungskontakte 14 geschlossen
werden. Durch Ansteuerung des Verriegelungsmagneten 1 kann
die Zuhaltung 13 entriegelt werden. Der Sicherheitsschalter
funktioniert normal. Um aus der Gefahrenzone, im Falle einer verriegelten
Zuhaltung herauszukommen, muss an dem Stahldraht 9 gezogen werden
(7). Dabei wird die Druckfeder 11 gespannt
und die Achse 6 mit dem Exzenter 7 in Richtung
A gedreht (6). Der Exzenter 7 wirkt
in diesem Fall auf den Anker 2 und schiebt ihn in Richtung Y
(10). Dadurch wird die Verriegelung 13 gelöst und gleichzeitig
werden die Überwachungskontakte 14 geöffnet (7).
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Beim
Bruch 18 des Stahldrahtes 9 (11) sorgt
die Vorspannung der Druckfeder 11 für eine Drehbewegung der Achse 6 in
Richtung B (6). Aufgrund der Gestaltung
des Exzenters 7 wird auch bei dieser Drehrichtung der Anker 2 des
Verriegelungsmagneten 1 betätigt und die Verriegelung 13 somit
gelöst.
Am Befestigungsende 12 des Stahldrahtes 9 kann
optional auch eine Überwachungsfeder 17 montiert
werden (7). Sie ermöglicht im Notfall auch eine
Zugkraft in der Längsrichtung
des Stahldrahtes 9. In diesem Fall funktioniert die Entsper rung analog
der Funktion bei Drahtbruch. Bei diesem Aufbau entriegelt die Zuhaltung 13 bei
Drahtbruch 18, fehlerhafter Montage des Stahldrahtes, Lösen von
Fixierungen und durch Zug beispielsweise an einer Reißleine.
Die Verwendung einer Reißleine,
die an dem Seilzug befestigt ist, ermöglicht beispielsweise verletzten
Personen die Entriegelung auch vom Boden aus zu betätigen. Die
Form des Reißleinengriffs 36 kann
durch entsprechende Form- und Farbgebung die Signalwirkung erhöhen. Neben
einer Fluchtentriegelung, die sich innerhalb eines Gefahrenbereiches
befindet, kann diese sicherheitsrelevante Einrichtung auch auf der
Außenseite
von Maschinen und Anlagen angebracht und von dort aus betätigt werden.
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Eine
zweite Ausführung
der Erfindung ist mit Bezug auf die 14 bis 18 erläutert. Für den Spannvorgang
wird bei diesem Ausführungsbeispiel die
in der Achse 26 untergebrachte und am Deckel 27 abgestützte Schenkelfeder 24 anstelle
der Druckfeder 11 des ersten Ausführungsbeispiels verwendet. Nach
erfolgtem Spannvorgang nimmt das System die Schaltstellung I gemäß 16 ein
und ist funktionsbereit. Die Vorspannung durch die Schenkelfeder 24 hält die Fluchtentriegelung
in der Grundstellung, in der eine normale Funktion des Sicherheitsschalters 5 möglich ist.
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In
Abhängigkeit
der durch den Stahldraht 9 zur Wirkung gebrachten Auslösekraft
(Zug oder Druck) dreht sich das nach außen geführte Rastelement 20 in
Richtung B oder A und geht in eine der beiden möglichen Schaltstellungen 0
(entriegelt) 38 (14). Diese
Auslösung
kann beispielsweise durch Zug an einer Reißleine erfolgen oder durch
die Vorspannung bei Bruch des Seilzuges.
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Nach
einem erfolgten Notentriegelungsvorgang wird ein, durch die Abdeckung 19 nach
außen geführtes und
mit einer Rippe 31 ausgestattetes Rastelement 20 betätigt und
durch einen Schnappvorgang nach außen bewegt und dabei in einer
innen liegenden Nut 21 des Deckels 19, unterstützt durch
die Druckfeder 22, arretiert. Der im Rastelement 20 eingeformte
Pfeil 23 zeigt den Schaltstellungszustand 0 (entriegelt) 38 an.
Ein solches Rastelement 20 ist erforderlich, damit die
Fluchtentriegelung nicht ohne weiteres durch Zug oder Druck an dem
Seilzug 9 wieder in die Grundstellung bewegt werden kann.
Gemäß der Richtlinie
darf dies nur mit Werkzeug oder mit erheblichem Aufwand möglich sein.
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Durch
axialen Druck in Richtung X bis zur Stellung gemäß 17 und
durch Drehung 28 des Rastelementes 20 kann das
System mit Hilfe eines im Schlitz 25 eingreifenden Werkzeugs 29 (Schraubendrehers)
auf einfache Weise wieder gespannt und in die Schaltstellung I 39 gemäß 16 gebracht werden,
wodurch die Funktionsbereitschaft wieder hergestellt ist.
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Der
Stahldraht 9 ist in der Aufnahme 32 formschlüssig mit
der Achse 26 verbunden und kann dadurch sowohl mit Zug-
als auch Druckkraft eine Drehbewegung der Achse 26 auslösen (18).
Dazu weist der Stahldraht 9 beispielsweise einen tonnenförmigen Nippel 35 auf,
der in der Aufnahme 32 formschlüssig eingehängt ist. Selbstverständlich sind auch
andere formschlüssige
Verbindungen möglich, die
im Stand der Technik hinlänglich
bekannt sind.
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Durch
die sichere Rastfunktion oder Arretierung des Rastelementes 20 in
der Nut 21 des Deckels 19 ist bei Bruch 18 oder
Lösen des
Stahldrahtes 9 ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten (Verriegeln)
ausgeschlossen.
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An
der am Deckel 27 nach außen herausgeführten Achse 26 (15 und 17)
ist ein Exzenter 30 befestigt, welcher den Anker 2 des
Verriegelungsmagneten 1 in derselben Weise betätigt, wie der
funktionsübereinstimmende
Exzenter 7 aus dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Anmeldung
(vgl. 2 und 15).
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Die
gezeigten Beispiele sind lediglich mögliche Ausführungen und daher in keiner
Weise limitierend. Selbstverständlich
kann der Draht 9 oder Seilzug auch über andere Mittel vorgespannt
werden, so dass die Fluchtentriegelung in einer Ruheposition gehalten
wird.