DE102014015388B4 - Device for actuating a locking device - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Betätigen einer Arretiereinrichtung (53) zur gesteuerten Arretierung oder Freigabe eines sicherheitsrelevanten, beweglichen Bauteils in Form einer Schutztür (55) oder Schutzklappe als Schutzeinrichtung an einem Gefahrenbereich einer Maschine mit einem rotatorischen Antrieb und mit einem Getriebe (21, 23, 27), das Drehbewegungen der Welle (7) des Antriebs in der einen oder der anderen Drehrichtung in lineare Verschiebebewegungen eines Betätigers (33) in Schaltstellungen umsetzt, die dem Freigabe- oder Arretierzustand der Arretiereinrichtung (53) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (21, 23, 27) die Drehbewegungen des Antriebs in zu dessen Antriebswelle (7) koaxiale Linearbewegungen des Betätigers (33) umsetzt, und dass eine Sensoreinrichtung für eine Betriebsüberwachung der Vorrichtung vorgesehen ist, die die Drehposition eines Hohlrades (27) und/oder die Axialposition des den Betätiger bildenden Stößels (33) und/oder eines mit diesem in Wirkverbindung stehenden Sperrteils (51) der Arretiereinrichtung (53) erkennt.Device for actuating a locking device (53) for the controlled locking or release of a safety-relevant, movable component in the form of a protective door (55) or protective flap as a protective device on a danger zone of a machine with a rotary drive and with a gear (21, 23, 27), the rotational movements of the shaft (7) of the drive in one or the other direction in linear displacement movements of an actuator (33) converts into switching positions corresponding to the release or locking state of the locking device (53), characterized in that the transmission (21, 23, 27) converts the rotational movements of the drive into its drive shaft (7) coaxial linear movements of the actuator (33), and that a sensor device for operation monitoring of the device is provided, the rotational position of a ring gear (27) and / or the axial position of the actuator forming plunger (33) and / or one with this in Wirkve bindung standing blocking part (51) of the locking device (53) recognizes.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Arretiereinrichtung zur gesteuerten Arretierung oder Freigabe eines sicherheitsrelevanten, beweglichen Bauteils, wie einer Schutztür, Schutzklappe oder dergleichen, mit einem rotatorischen Antrieb und mit einem Getriebe, das Drehbewegungen der Welle des Antriebs in der einen oder der anderen Drehrichtung in lineare Verschiebebewegungen eines Betätigers in Schaltstellungen umsetzt, die dem Freigabe- bzw. Arretierzustand der Arretiereinrichtung entsprechen.The invention relates to a device for actuating a locking device for controlled locking or release of a safety-relevant, movable component, such as a protective door, protective flap or the like, with a rotary drive and a transmission, the rotational movements of the shaft of the drive in one or the other direction converts into linear displacement movements of an actuator in switching positions corresponding to the release or locking state of the locking device.
Vorrichtungen dieser Gattung sind Stand der Technik und kommen bevorzugt bei Arretiereinrichtungen zum Einsatz, die Bestandteil eines Sicherungssystems bilden, bei dem bewegliche Bauteile in einer Position verriegelbar sind, in der sie für einen zu schützenden Raumbereich eine den Zugang oder Zugriff verhindernde Umgrenzung bilden, etwa in Form einer Schutztür oder -klappe als Schutzeinrichtung am Gefahrenbereich einer Maschine. Eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung ist in dem Dokument
Die
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die, bei Beibehalten der durch den rotatorischen Antrieb gebotenen Vorteile, sich im Vergleich zum Stand der Technik durch eine besonders kompakte Bauweise auszeichnet.Based on this prior art, the invention has the object to provide a device of the type mentioned, which, while maintaining the advantages offered by the rotary drive, is characterized in comparison to the prior art by a particularly compact design.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this object is achieved by a device having the features of
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Arretiereinrichtung. Die Arretiereinrichtung dient der gesteuerten Arretierung oder Freigabe eines sicherheitsrelevanten, beweglichen Bauteils in Form einer Schutztür oder Schutzklappe als Schutzeinrichtung an einem Gefahrenbereich einer Maschine. Die Vorrichtung weist einen rotatorischen Antrieb und ein Getriebe auf, das Drehbewegungen der Welle des Antriebs in der einen oder der anderen Drehrichtung in lineare Verschiebebewegungen eines Betätigers in Schaltstellungen umsetzt, die dem Freigabe- oder Arretierzustand der Arretiereinrichtung entsprechen. Das Getriebe setzt die Drehbewegungen des Antriebs in zu dessen Antriebswelle koaxiale Linearbewegungen des Betätigers um. Eine Sensoreinrichtung ist für eine Betriebsüberwachung der Vorrichtung vorgesehen, die die Drehposition eines Hohlrades und/oder die Axialposition des den Betätiger bildenden Stößels und/oder eines mit diesem in Wirkverbindung stehenden Sperrteils der Arretiereinrichtung erkennt. The invention relates to a device for actuating a locking device. The locking device is used for the controlled locking or release of a safety-relevant, movable component in the form of a protective door or protective flap as a protective device at a danger zone of a machine. The device has a rotary drive and a gear that converts rotational movements of the shaft of the drive in one or the other direction of rotation in linear displacement movements of an actuator in switching positions corresponding to the release or locking state of the locking device. The gearbox converts the rotational movements of the drive into linear movements of the actuator coaxial with its drive shaft. A sensor device is provided for monitoring the operation of the device, which detects the rotational position of a ring gear and / or the axial position of the plunger forming the actuator and / or a blocking part of the locking device operatively connected thereto.
Erfindungsgemäß bildet die Gesamtvorrichtung einen linearen Antriebsstrang ohne quer zur Achse der Schaltbewegungen des Betätigers seitlich auskragend angeordnete Antriebs- und Getriebeelemente, so dass die Vorrichtung bei den baulichen Gegebenheiten existierender Schutztüren oder dergleichen ohne Schwierigkeiten in diese integrierbar ist.According to the invention, the overall device forms a linear drive train without transverse to the axis of the switching movements of the actuator laterally cantilevered drive and transmission elements, so that the device in the structural conditions existing protective doors or the like can be integrated into this without difficulty.
Dabei kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass ein Betätiger in Form eines Stößels vorgesehen ist, der einen koaxialen Fortsatz einer Gewindespindel bildet, die vom Getriebe um eine mit der Drehachse der Antriebswelle zusammenfallende Achse drehbar und mit einem Innengewinde in Gewindeeingriff ist, das in einem ein Gehäuseteil der Vorrichtung bildenden Spindelgehäuse ausgebildet ist. Die Benutzung eines Gehäuseteils selbst als Spindelgehäuse ermöglicht besonders geringe Gesamtabmessungen der Vorrichtung.The arrangement may advantageously be such that an actuator in the form of a plunger is provided, which forms a coaxial extension of a threaded spindle which is rotatable from the transmission about an axis coincident with the axis of rotation of the drive shaft and threadedly engaged with an internal thread is formed in a spindle housing forming a housing part of the device. The use of a housing part itself as a spindle housing allows particularly small overall dimensions of the device.
Eine besonders kompakte Bauweise mit sehr geringer Baulänge ist bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen durch ein Getriebe in Form eines Planetengetriebes erreichbar, wobei sich auf kleinstem Raum große Momente übertragen lassen, wobei hohe Übersetzungsverhältnisse realisierbar sind.A particularly compact design with a very short overall length can be achieved in advantageous embodiments by a transmission in the form of a planetary gear, which can be transmitted in a small space large moments, with high gear ratios can be realized.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung ein einen Elektromotor des Antriebs aufnehmendes Motorgehäuse auf, das sich an das Spindelgehäuse derart anschließt, dass sie zusammen einen zwischen ihnen befindlichen Getrieberaum umschließen, in dem sich das Planetengetriebe und die Gewindespindel befinden. Dadurch bildet die Gesamtvorrichtung einen einheitlichen, geschlossenen Baukörper.In particularly advantageous embodiments, the device comprises a motor housing accommodating an electric motor of the drive, which adjoins the spindle housing in such a way that they together enclose a gear space located between them, in which the planetary gear and the threaded spindle are located. As a result, the overall device forms a uniform, closed structure.
Hinsichtlich der Ausbildung des Planetengetriebes kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass ein die ortsfeste Drehlagerung für Planetenräder des Planetengetriebes bildender Planetenträger an dem an den Getrieberaum angrenzenden Ende des Motorgehäuses derart angebracht ist, dass ein Zahnritzel der Motorwelle als Sonnenrad mit den Planetenrädern in Eingriff ist. Dadurch bildet das Motorgehäuse die das eingeleitete Moment aufnehmende Versteifung des Planetenträgers.With regard to the design of the planetary gear, the arrangement may advantageously be such that a stationary pivot bearing for planetary gears of the planetary gear forming planet carrier is attached to the adjoining the gear housing end of the motor housing such that a pinion of the motor shaft as a sun gear with the planet gears into engagement is. As a result, the motor housing forms the stiffening of the planet carrier receiving the introduced moment.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen bildet die Gewindespindel den koaxialen Fortsatz eines Hohlrades, das einen sich axial erstreckenden kreiszylindrischen Mantel aufweist, der einen Topf umgibt, der die Planetenräder übergreift und an seiner Innenwand eine Verzahnung aufweist, die mit der Verzahnung der Planetenräder in Eingriff ist. Diese Bauweise ermöglicht eine besonders kurze Baulänge des den Elektromotor, das Getriebe und die Gewindespindel enthaltenden Gesamtgehäuses und schützt das Getriebe vor äußeren Einflüssen.In particularly advantageous embodiments, the threaded spindle forms the coaxial extension of a ring gear having an axially extending circular cylindrical shell surrounding a pot, which engages over the planetary gears and on its inner wall has a toothing, which is in engagement with the teeth of the planetary gears. This construction allows a particularly short length of the overall housing containing the electric motor, the gearbox and the threaded spindle and protects the gearbox from external influences.
Bei der Ausführung des Getriebes als Planetengetriebe lassen sich nicht nur hohe Drehmomente auf kleinstem Raum übertragen, sondern die radialen Kraftkomponenten des Zahneingriffs der Planetenräder mit dem Hohlrad heben sich auch gegenseitig auf. Die Gewindespindel mit dem Stößel werden nur auf Torsion, nicht auf Biegung beansprucht, so dass keine freien Kräfte auf die Lagerung der Gewindespindel wirken. Zur Bildung einer einfachen Gleitlagerung kann daher die Anordnung so getroffen sein, dass der Stößel an dem seinem Betätigungsende entgegengesetzten Ende eine einen abtriebsseitigen Wellenzapfen bildende Verlängerung aufweist, die in eine eine Gleitlagerung bildende koaxiale Bohrung des Zahnritzels axial beweglich eingreift.In the embodiment of the transmission as a planetary gear not only high torques can be transmitted in the smallest space, but the radial force components of the meshing of the planet gears with the ring gear cancel each other. The threaded spindle with the plunger are only subjected to torsion, not bending, so that no free forces act on the bearing of the threaded spindle. To form a simple sliding bearing, therefore, the arrangement can be made so that the plunger at the end opposite its operating end has an output-side shaft extension forming an axially coaxial with a sliding bearing coaxial bore of the pinion.
Für die Betriebsüberwachung der Vorrichtung ist erfindungsgemäß eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die die Axialposition des den Betätiger bildenden Stößels und/oder des mit diesem in Wirkverbindung stehenden Sperrteils der Arretiereinrichtung erkennt. Die Sensoreinrichtung kann dem Stand der Technik entsprechende Sensoreinheiten aufweisen, beispielsweise Lichtschranken, Reed-Kontakte, Hall-Sensoren, RFID-Sensoren oder dergleichen, die mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden sind.For monitoring the operation of the device according to the invention a sensor device is provided which detects the axial position of the actuator forming the plunger and / or standing with this operatively connected blocking part of the locking device. The sensor device may comprise sensor units corresponding to the prior art, for example light barriers, reed contacts, Hall sensors, RFID sensors or the like, which are connected to an electronic control unit.
Mit besonderem Vorteil kann die Arretiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Sperrteil in Form eines Bolzens aufweisen, der für seine Bewegungen zwischen Arretierposition und Freigabeposition koaxial zu einer linearen Verschiebebewegung des Stößels gelagert und durch einen Energiespeicher in die Arretierposition vorgespannt ist. Dadurch kommt die Verriegelung selbsttätig zustande, wenn das bewegliche Bauteil, wie Schutztür oder dergleichen, in die Schließstellung bewegt wird, in der der Bolzen auf eine zugeordnete Zuhalteöffnung oder -senke ausgerichtet ist und der beispielsweise durch eine Schließfeder gebildete Energiespeicher den Bolzen in die Arretierposition bewegt.With particular advantage, the locking device of the device according to the invention may comprise a locking member in the form of a bolt which is mounted for its movements between the locking position and release position coaxial with a linear displacement movement of the plunger and biased by an energy storage in the locking position. As a result, the lock comes off automatically when the moving component, such as protective door or the like, is moved to the closed position, in which the bolt is aligned with an associated Zuhalteöffnung or sink and the energy storage device, for example, formed by a closing spring moves the bolt in the locked position.
Dabei kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass der Bolzen an dem beweglichen Bauteil, wie einer Schutztür, verschiebbar gelagert ist und in vorgeschobener Arretierposition in eine Zuhaltesenke im feststehenden Gehäuse der übrigen Vorrichtung eingreift.In this case, the arrangement can be made with advantage so that the bolt is slidably mounted on the movable component, such as a protective door, and engages in the advanced locking position in a Zuhaltesenke in the stationary housing of the rest of the device.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist am die Zuhaltesenke bildenden Endbereich des feststehenden Gehäuses ein zur Achse der Verschiebebewegung des Betätigers koaxial bewegbares Ausdrückteil vorgesehen, das für das durch den Antrieb bewirkte Ausschieben des Bolzens aus der Zuhaltesenke durch den mit ihm mechanisch gekoppelten Stößel in die Zuhaltesenke hinein verschiebbar und bei Entkopplung vom Stößel unabhängig von diesem für eine Fluchtentriegelung in die Zuhaltesenke hinein bewegbar ist. Dadurch, dass zwischen dem Stößel und dem Zuhaltebolzen ein Zwischenelement in Form des bewegbaren Ausdrückteils vorgesehen ist, lässt sich auf einfache Weise eine Entkoppeleinrichtung durch ein am Ausdrückteil mechanisch angreifendes Element realisieren.In particularly advantageous embodiments of the Zuhaltesenke forming end portion of the fixed housing is provided to the axis of the sliding movement of the actuator coaxially movable ejection member, which is displaceable for the effected by the drive pushing out of the bolt from the Zuhaltesenke by mechanically coupled with him plunger in Zuhaltesenke and when decoupled from the plunger independently of this for an escape release into the Zuhaltesenke is movable into it. Characterized in that between the plunger and the Zuhaltebolzen an intermediate element is provided in the form of the movable Ausdrückteils, can be realized in a simple manner by a decoupling on the ejection member mechanically acting element.
Das Ausdrückteil kann durch eine Feder für eine in die Zuhaltesenke vorgeschobene Stellung vorgespannt sein, wobei die durch eine Verriegelungsfeder auf den Bolzen wirkende Vorspannkraft die Wirkung der das Andrückteil vorspannenden Feder übersteigt. Bei der dadurch gebildeten Federanordnung mit zueinander entgegengesetzter Federwirkung kommt der Verriegelungszustand bei Bewegen des bewegbaren Bauteils, wie der Schutztür, in die Schließstellung selbsttätig zustande, während gleichzeitig das Ausdrückteil kraftschlüssig an dem in der Zuhaltesenke befindlichen Bolzen anliegt, so dass bei der für einen Entriegelungsvorgang vom Antrieb bewirkten Bewegung des Stößels in eine Schaltstellung, in der er am Ausdrückteil anliegt, dieser spielfrei den Bolzen in die Freigabeposition bewegt.The ejection member may be biased by a spring for a position advanced into the Zuhaltesenke, wherein the biasing force acting on the bolt by a locking spring exceeds the action of the spring biasing the pressure member. In the thus formed spring assembly with mutually opposite spring action of the locking state when moving the movable member, such as the protective door, automatically comes into the closed position, while the ejection force-fit against the pin located in the Zuhaltesenke, so that when in the unlocking of Drive caused movement of the plunger in a switching position in which it rests on the Ausdrückteil, this moves the bolt into the release position without play.
Für die vom Antrieb unabhängige Fluchtentriegelung ist vorzugsweise eine manuell betätigbare Notbetätigung für das Ausdrückteil vorgesehen, wobei die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein kann, dass die Notbetätigung ein in der Wand des feststehenden Gehäuses manuell drehbar gelagertes Steuerteil mit einem Nockenteil aufweist, das bei Drehung des Steuerteils das Ausdrückteil in die Zuhaltesenke hinein bewegt. Dabei kann das Steuerteil an der Außenseite der Wand des Gehäuses eine codierte Schlüsselöffnung für den Eingriff eines passend geformten Notschlüssels aufweisen.For independent of the drive escape release preferably a manually actuated emergency operation is provided for the Ausdrückteil, the arrangement may be particularly advantageously made so that the emergency operation in the wall of the fixed housing manually rotatably mounted control part with a cam part, which upon rotation of the control part, the ejection part moves into the Zuhaltesenke inside. In this case, the control part on the outside of the wall of the housing have a coded key opening for the engagement of a suitably shaped emergency key.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.The invention with reference to embodiments shown in the drawings will be explained in detail.
Es zeigen:
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1 eine perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne zugehörige Arretiereinrichtung; -
3 in perspektivischer Schrägansicht und in auseinandergezogener Explosionsdarstellung die Einzelteile des Ausführungsbeispiels; -
4 eine teilweise längs aufgeschnittene, perspektivische Schrägansicht des als Motorgehäuse dienenden Gehäuseteils des Ausführungsbeispiels mit sich an das Motorgehäuse anschließendem Planetengetriebe und von diesem angetriebener Gewindespindel; -
5 eine perspektivische Schrägansicht der Gewindespindel als Fortsatz eines Hohlrades, das das abtriebsseitige Getriebeelement des Planetengetriebes bildet; -
6 eine perspektivische Schrägansicht des Hohlrades, gesehen auf dessen Innenverzahnung; -
7 eine perspektivische Schrägansicht des Motorgehäuses mit zugeordnetem Planetengetriebe ohne Hohlrad; -
8 eine längs aufgeschnittene perspektivische Schrägansicht des Gesamtgehäuses des Ausführungsbeispiels; -
9 einen vergrößerten Teilausschnitt des die Gewindespindel aufweisenden Gehäuseabschnitts; -
10 einen gegenüber1 in größerem Maßstab und abgebrochen gezeichneten Längsschnitt des dem zu arretierenden Bauteil zugewandten Gehäuseabschnitts des Ausführungsbeispiels, wobei das bewegliche Bauteil in Form eines Anbauteils einer Schutztür vor der Bewegung in die Schließstellung gezeigt ist; -
11 einen der10 entsprechenden Längsschnitt, wobei der Verriegelungszustand mit in der Arretierposition befindlichen Funktionselementen gezeigt ist; -
12 einen entsprechenden Längsschnitt, wobei der Zustand der vom Antrieb bewirkten Entriegelung gezeigt ist, und -
13 einen entsprechenden Längsschnitt, wobei der Zustand einer Not- oder Fluchtentriegelung gezeigt ist.
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1 an oblique perspective view of an embodiment of the device according to the invention; -
2 an oblique perspective view of the embodiment of the device according to the invention without associated locking device; -
3 in perspective oblique view and exploded exploded view of the items of the embodiment; -
4 a partially longitudinally cut, perspective oblique view of serving as a motor housing housing part of the embodiment with subsequent to the motor housing planetary gear and driven by this threaded spindle; -
5 a perspective oblique view of the threaded spindle as an extension of a ring gear, which forms the output side gear member of the planetary gear; -
6 an oblique perspective view of the ring gear, as seen on the internal toothing thereof; -
7 an oblique perspective view of the motor housing with associated planetary gear without ring gear; -
8th a longitudinally cutaway perspective oblique view of the overall housing of the embodiment; -
9 an enlarged partial section of the threaded spindle having housing portion; -
10 one opposite1 on a larger scale and broken drawn longitudinal section of the component to be locked facing housing portion of the embodiment, wherein the movable member is shown in the form of an attachment of a protective door before moving into the closed position; -
11 one of the10 corresponding longitudinal section, wherein the locking state is shown with located in the locking position functional elements; -
12 a corresponding longitudinal section, wherein the state of the drive caused unlocking is shown, and -
13 a corresponding longitudinal section, wherein the state of an emergency or escape release is shown.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung weist ein in
Das Planetengetriebe
Eine dem Stand der Technik entsprechende elektronische Steuereinheit, die den Betrieb des Elektromotors
Die
Der das Innengehäuse
Auf dem äußeren Ende des Gehäuseendteils
Für die vom Antrieb bewirkte Entriegelung wird der Stößel
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