DE19615682A1 - Sicherheitsschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dreistufigen Sicherheitsschalter zur Betäti­ gung mindestens eines elektrischen Schließkontaktes mit einer Ausstellung, einer Einschaltstellung und einer Panikausstellung mit einem Betätigungselement mit außenliegender Betätigungsfläche, einem äußeren mit einem um das Betäti­ gungselement umlaufenden Kragen versehenen Abdeckrahmengehäuse und einem Übertragungselement.

Sicherheitsschalter der gattungsgemäßen Art werden insbesondere in Handpro­ grammiergeräten für die Steuerung von Robotern eingesetzt. Bei der Bedienung ei­ nes derartigen Handprogrammiergerätes hat der Benutzer während des Programmiervorganges den Sicherheitsschalter des Gerätes in der Einschaltstellung zu halten, solange er einen Programmiervorgang durchführt. Treten während des Programmiervorganges unvorhergesehene Zwischenfälle auf, reagiert das Bedie­ nungspersonal der Programmiergeräte auf zwei unterschiedliche Arten und Weisen auf solche Vorkommnisse.

Eine Reaktion besteht darin, den Sicherheitsschalter loszulassen, wobei dieser au­ tomatisch in die Ausstellung zurückfällt und den elektrischen Schließkontakt der Ein­ schaltstellung öffnet. Durch die Öffnung des Schließkontaktes werden augenblicklich alle angeschlossenen elektrischen Verbraucher außer Betrieb gesetzt.

Eine andere Reaktion des Bedienungspersonals bei unvorhergesehenen Zwischen­ fällen besteht darin, daß der Bediener des Gerätes infolge eines Schreckzustandes in einen Verkrampfungszustand gerät, wobei auf den Sicherheitsschalter ein weit stär­ kerer Druck ausgeübt wird, als dies während der normalen Bedienung geschieht. Durch diesen erhöhten Druck wandert das Betätigungselement des Sicherheits­ schalters über die Einschaltstellung hinaus in eine sogen. Panikausstellung, in der durch einen zweiten Ausschalter augenblicklich ebenfalls alle angeschlossenen elek­ trischen Geräte außer Betrieb gesetzt werden. Wie bei vielen anderen Sicherheitsein­ richtungen besteht auch bei den hier betroffenen Sicherheitsschaltern das Bestreben des Bedienungspersonals, insbesondere bei unbefriedigender Bedienbarkeit, solche Schalter dahingehend zu manipulieren, daß die Einschaltstellung mit Hilfe von einfa­ chen und leicht verfügbaren Mitteln dauerhaft fixiert wird. Solche Mittel können bei­ spielsweise Büroklammern, Streichhölzer oder Klebebänder sein. Eine derartige mögliche Fixierung der Sicherheitsschalter führt dazu, daß die für die Sicherheit von Betriebs- und Produktionsanlagen zuständigen Kontrollinstanzen wie beispielsweise Berufsgenossenschaften eine Zertifizierung bzw. Abnahme solcher Sicherheits­ schalter ablehnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sicherheitsschalter der gat­ tungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß eine Manipulierung eines derartigen Schalters, dergestalt, daß die Einschaltstellung des Schalters ohne unmittelbares Zutun des Bedienungspersonals dauerhaft gewährleistet ist, ausgeschlossen wird. Durch eine derartige Manipulationssicherheit erweitert sich die Einsatzmöglichkeit derartiger Schalter wesentlich.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abdeckrahmenge­ häuse und das Betätigungselement zwischen der Ausstellung und der Panikausstel­ lung unabhängig voneinander bewegbar sind, daß das Abdeckrahmengehäuse einen Mitnehmer zur Bewegung des Abdeckrahmengehäuses in Richtung von der Ausstel­ lung des Sicherheitsschalters in die Einschalt- und Panikausstellung durch das Betä­ tigungselement aufweist und daß in der Einschaltstellung die Betätigungsfläche des Betätigungselementes eine in Einschaltrichtung gesehene tiefere Position einnimmt als der obere umlaufende Kragenrand des Abdeckrahmengehäuses.

Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale wird in Verbindung mit den gattungsbil­ denden Merkmalen des Sicherheitsschalters zuverlässig ausgeschlossen, daß durch einfaches Einklemmen eines Manipulationsmittels zwischen Betätigungselement und Abdeckrahmen das Betätigungselement dauerhaft in der Einschaltposition fixiert werden kann. Um eine derartige Fixierung vornehmen zu können, ist es zunächst notwendig, daß unabhängig bewegliche Abdeckrahmengehäuse festzusetzen, um danach das bewegliche Betätigungselement wiederum gegenüber dem festgesetzten Abdeckrahmengehäuse durch ein Manipulationsmittel zu fixieren. Derartige, aufwen­ dige Manipulationen durch mehr als ein Hilfsmittel gelten entsprechend den einschlä­ gigen Richtlinien als so kompliziert, daß sie entsprechend selten vom Bedienungs­ personal angewendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Sicherheitsschalters ist ebenfalls aus­ geschlossen, daß durch einfaches Überkleben des Sicherheitsschalters, insbeson­ dere des Abdeckrahmens und des Betätigungselementes, die Einschaltstellung fest­ gelegt werden kann. Sollte eine derartige Fixierung versucht werden, so ist durch die versenkte Anordnung des Betätigungselementes eine gleichzeitige Fixierung von Ab­ deckrahmengehäuse und Betätigungselement ausgeschlossen. Die Federkräfte, die eine Rückstellung des Sicherheitsschalters in die Ausstellung bewirken, sorgen dafür, daß trotz Fixierung des Abdeckrahmengehäuses das Betätigungselement in die Aus­ schaltposition gebracht wird.

Weitere spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, Abdeckrahmengehäuse und Betätigungselement als einseitig durch ein Gelenk gelagerte Schaltwippe zu gestal­ ten. Durch diese Maßnahme ist eine besonders ergonomische Betätigung des Si­ cherheitsschalters gewährleistet.

Darüber hinaus können Abdeckrahmen und Betätigungselement einstückig aus Kunststoff hergestellt werden, wobei insbesondere die Gestaltung des Sicherheits­ schalters als Schaltwippe die unabhängige Beweglichkeit des Abdeckrahmengehäu­ ses und des Betätigungselementes sicherstellen. Eine solche einteilige Ausfüh­ rungsform reduziert den Herstellungsaufwand und somit die Produktionskosten.

Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Betätigungselement ein fe­ derndes Stellelement zur Rückführung in die Ausstellung aufweist. Durch dieses Stellelement wird die Rückstellkraft des Betätigungselementes in die Ausstellung so groß, daß Manipulations- bzw. Fixierungsversuche zusätzlich erschwert werden. Die Erhöhung der Rückstellkräfte führt außerdem dazu, daß die Anlage des Betätigungs­ elementes an einen Gegenstand dazu führt, daß das gesamte Handhabungsgerät von diesem Festgegenstand wegfedert.

Eine weitere spezielle Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung sieht vor, daß das Übertragungselement zur Bewegungsübertragung vom Betätigungselement auf nachgeschaltete elektrische Kontakte beispielsweise in Form von Microschaltern einen Schaltnocken und an dem dem Betätigungselement abgewandten Ende einen Rastabsatz aufweist. Diese Gestaltung führt zu einem definierten, fühlbaren Ein­ schaltpunkt des Sicherheitsschalters. Das oben erwähnte Weiterdrücken des Betäti­ gungselementes über die Einschaltstellung hinaus in sogen. Paniksituationen erfolgt gegen einen durch die Höhe des Rastansatzes definierten Widerstand, den dieser im Zusammenwirken mit einem Lagerteil für das Übertragungselement definiert. Auf diese Weise ist eine unbeabsichtigte Bewegung des Schaltelementes über die Ein­ schaltstellung hinaus in die Panikausstellung erschwert.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstand des Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter als perspektivi­ sche Außenansicht, eingebaut in den Handgriff eines Handprogram­ miergerätes;

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung des Handprogrammiergehäuses mit ein­ gebautem Sicherheitsschalter, wobei der Sicherheitsschalter in der Ausstellung dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine Darstellung des Gegenstandes aus Fig. 2 mit dem erfin­ dungsgemäßen Sicherheitsschalter in der Einschaltstellung, die auch als Zustimmstellung bezeichnet wird;

Fig. 4 zeigt das gleiche Handprogrammiergerätgehäuse wie in den Fig. 2 und 3 mit dem Sicherheitsschalter in der Panikausstellung;

Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab das Detail B aus Fig. 3;

Fig. 6 zeigt eine spezielle Ausgestaltung eines Stellelementes für die Rück­ stellung des Abdeckrahmengehäuses.

Das in Fig. 1 dargestellte Griffstück 30 eines Handprogrammiergerätes, das in die­ ser Zeichnung von hinten in perspektivischer Darstellung abgebildet ist, ist mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter in der Ausführung als Schaltwippe versehen.

Der Sicherheitsschalter besitzt ein äußeres Abdeckrahmengehäuse 3 sowie darin eingebettet ein Betätigungselement 4 mit einer Betätigungsfläche 5. Das Abdeck­ rahmengehäuse ist einseitig im Griffstück 30 über ein zylindrisches Lagerelement 6, welches in eine korrespondierende Lagerpfanne 7 des Handprogrammiergerätge­ häuses eingreift, schwenkbar gelagert, wie dies aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist.

Das Betätigungselement 4 wiederum besitzt einen Aufnahmeschlitz 17 an seinem der Lagerstelle des Aufnahmegehäuses zugewandten Ende, wobei in diesen Schlitz 17 eine Zunge 18 des Abdeckrahmengehäuses 3 eingreift, so daß sich auch für das Übertragungselement 4 bedingt durch die einseitige Lagerung eine Verschwenkbar­ keit unabhängig vom Abdeckrahmengehäuse ergibt. An der nach innen gerichteten Fläche des Übertragungselementes 4 ist im wesentlichen mittig zwischen Lagerende und freiem Ende eine Kugelkopfaufnahme 9 angeordnet, in die ein korrespondieren­ der Kugelkopf des Übertragungselementes 15 eingreift.

Das Übertragungselement ist in eine Bohrung des Handprogrammiergerätgehäuses eingesetzt und über eine Gummidichtung 29 gegenüber dem Gehäuseinnenraum abgedichtet.

An dem vorderen freien Ende 14 ist das Übertragungselement zur Innenseite hin ab­ geschrägt. Der um das Betätigungselement 4 umlaufende Kragen 12 des Abdeck­ rahmengehäuses besitzt an der dem vorderen Ende 14 des Betätigungselementes 4 benachbarten Kragensegment eine Nase 11, so daß das Betätigungselement bei ei­ ner Eindrückbewegung in das Abdeckrahmengehäuse dieses in Richtung der Ein­ schaltposition mitnehmen kann. Wird nur der Kragen 12 des Abdeckrahmengehäu­ ses 3 gedrückt, so bleibt das Betätigungselement 4 in der in Fig. 2 dargestellten Po­ sition.

Gegenüber der in den Figuren dargestellten zweiteiligen Ausführungsform ist es ebenfalls denkbar, das Übertragungselement an seiner Verbindungsstelle im Bereich des Aufnahmeschlitzes 17 fest, d. h. einstückig mit dem Abdeckrahmengehäuse 3 zu gestalten.

Aus Fig. 2 wird ebenfalls deutlich, daß das Übertragungselement 15 rotations­ symmetrisch gestaltet ist und in seinem Bereich innerhalb des Handprogrammierge­ rätgehäuses einen Schaltnocken 23 aufweist. Seitlich des Übertragungselementes 15 sind innerhalb des Handprogrammiergerätgehäuses zwei Microschalter 20 bzw. 21 angeordnet. Diese Microschalter werden über Schaltwippen 22 betätigt. Die Micro­ schalter 20 und 21 sind so verkabelt, daß in der in Fig. 2 dargestellten Stellung, die die Ausstellung definiert, die Schaltkontakte des Microschalters 20 geöffnet und die des Microschalters 21 geschlossen sind.

Bringt der Bediener des Gerätes die Schaltwippe von der mit A bezeichneten Position der Fig. 2 in die Position E der Fig. 3, so wird das Übertragungselement 15 ins In­ nere des Programmiergerätgehäuses gedrückt. Aufgrund dieser Bewegung ver­ schiebt sich der Schaltnocken 23 in Richtung des Pfeiles P, so daß sich die Schalt­ wippe 22 des Microschalters 20 in Richtung auf das Übertragungselement verschie­ ben kann und der elektrische Kontakt des Microschalters 20 geschlossen wird. An der Position der Schaltwippe 22 des Microschalters 21 ergibt sich keine Verände­ rung.

Das Übertragungselement 15 ist an seinem dem Betätigungselement abgewandten Ende in einem Lagerelement 28 geführt, welches nur eine gradlinige Bewegung in Richtung des Pfeiles P oder gegengesetzt dazu zuläßt.

Aus Fig. 5 wird deutlich, daß in der Zustimmstellung E des Sicherheitsschalters der Rastabsatz 27 am Ende des Übertragungselementes an der Stirnfläche des Lager­ elementes 28 zur Anlage kommt. Durch diese Maßnahme erhält der Bediener einen definierten Druckpunkt, welcher ihm signalisiert, daß sich der Sicherheitsschalter nunmehr in der Zustimmposition befindet.

Wird der Sicherheitsschalter entsprechend Fig. 4 über die Zustimmungsstellung E in Richtung des Pfeiles P bis in die Panikausstellung P bewegt, in der die Unterkante des Rahmens 12 des Abdeckrahmengehäuses 3 mit dem Handprogrammiergerätge­ häuse in Kontakt kommt, so verschiebt sich der Schaltnocken 15 weiter in Richtung auf das Lagerelement 28. Durch diese Bewegung wird die Schaltwippe 22 des Micro­ schalters 21 in die in Fig. 4 dargestellte Anlageposition an den Microschalter be­ wegt, wodurch augenblicklich alle Schaltkontakte des Microschalters 21 geöffnet werden und alle elektrischen Verbraucher abgeschaltet sind.

Die Bewegung des Sicherheitsschalters von der Stellung E in die Stellung P muß ge­ gen den Anlagewiderstand des Rastabsatzes 27 gegen das Lagerelement 28 erfol­ gen. Sobald der Druck auf den Sicherheitsschalter groß genug wird, weitet sich in­ folge seiner elastischen Eigenschaften das Lagerelement 28, welches wie das übrige Handprogrammiergerätgehäuse aus Kunststoff hergestellt ist, so daß das Übertra­ gungselement 15 in die in der Fig. 4 dargestellte Endposition gelangen kann.

Aus den Fig. 2 bis 4 ist ergänzend ersichtlich, daß das Übertragungselement 15 eine zentrische Innenbohrung 19 aufweist, in der eine Sicherheitsfeder 16 angeord­ net ist. Die Sicherheitsfeder 16 stützt sich über das Zylinderelement 25, welches z. T. in die Innenbohrung 19 des Übertragungselementes 15 an demjenigen Ende, an der sich das Lagerelement 28 befindet, hineinragt, ab. Die Sicherheitsfeder 16 ist als Schraubenfeder ausgeführt und so gestaltet, daß der Bruch einer Schraubenfeder­ windung nicht dazu führt, daß durch eine Verkantung der übrigen Schraubenfeder­ windungen eine Herabsetzung der Rückstellkräfte auftritt.

Um zusätzliche Rückstellkräfte für den Sicherheitsschalter zur Verfügung zu stellen, ist das Betätigungselement 4 an seiner Verbindungsstelle zum Abdeckrahmenge­ häuse 3 mit einem zusätzlichen Stellelement 18 versehen. Dieses Stellelement 18 besteht aus einer Zunge, die in der Panikausstellung P des Sicherheitsschalters gleichzeitig mit dem Abdeckrahmengehäuse und dem Handprogrammiergerätge­ häuse in Berührung kommt. Befindet sich der Sicherheitsschalter in der Panikaus­ stellung, so wird das Stellelement 18 in dem Spalt zwischen Abdeckrahmengehäuse 3 und Handprogrammiergerätgehäuse so eingeklemmt und elastisch verformt, daß durch die elastische Verformung ergänzende Rückstellkräfte entgegen des Pfeiles P in Fig. 4 bereitgestellt werden, die eine Rückfederung des Sicherheitsschalters in seiner Ausstellung unterstützen.

Eine weitere Möglichkeit, zusätzliche Rückstellkräfte für den Sicherheitsschalter be­ reitzustellen, ist in Fig. 6 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das Ab­ deckrahmengehäuse 3 an der Seite, an der es im Handprogrammiergerätgehäuse gelagert ist, eine federnde Lasche 24 aufweist, die an ihrem freien Ende eine Nase 26 besitzt, die sich bei Betätigung des Abdeckrahmengehäuses in Richtung auf die Einschalt- bzw. Panikausstellung gegen das Handprogrammiergerätgehäuse abstützt und somit durch ihre federnden Eigenschaften die erforderlichen ergänzenden Rück­ stellkräfte bereitstellt.

Die oben beschriebene Ausführungsform des Sicherheitsschalters mit einigen weni­ gen Bauelementen ermöglicht es, den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter auch bei bereits vorhandenen elektrischen Geräten gegen die dort eingebauten Sicher­ heitsschalter auszutauschen und auf diese Weise ohne hohe Investitionskosten die Manipulationssicherheit derartiger Geräte so zu erhöhen, daß die für die Sicherheitsvorkehrungen derartiger Geräte zuständigen Behörden bzw. Berufsge­ nossenschaften diese Geräte nunmehr als manipulationssicher anerkennen.

Bezugszeichenliste

1 Sicherheitsschalter
2
3 Abdeckrahmengehäuse
4 Betätigungselement
5 Betätigungsfläche
6 Lagerkugel
7 Lagerpfanne
8 Stellelement
9 Kugelkopfaufnahme

10
11 Nase
12 Kragen
13 Kragenwand
14 vorderes Ende
15 Übertragungselement
16 Rückstellfeder
17 Aufnahmeschlitz
18 Zunge
19 Innenbohrung
A Ausstellung
S Einschalt-/Schließstellung
P Panikstellung

20 Microschalter 1
21 Microschalter 2
22 Schaltwippe
23 Schaltnocken
24 federnde Lasche
25 Zylinderelement
26 Nase
27 Rastabsatz
28 Lagerelement
29 Dichtung
30 Griffstück.

Claims (6)

1. Dreistufiger Sicherheitsschalter zu Betätigung mindestens eines elektrischen Schließkontaktes mit einer Ausstellung, einer Einschaltstellung und einer Pa­ nikausstellung, insbesondere für Handprogrammiergeräte mit einem Betäti­ gungselement mit außenliegender Betätigungsfläche, mit einem äußeren, mit einem um das Betätigungselement umlaufenden Kragen versehenen Abdeck­ rahmengehäuse und einem Übertragungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckrahmengehäuse (3) und das Betätigungselement (4) zwischen der Ausstellung (A) und der Panikausstellung (P) unabhängig voneinander bewegbar sind, daß das Abdeckrahmengehäuse (3) einen Mitnehmer (11) zur Bewegung des Abdeckrahmengehäuses in Richtung von der Ausstellung (A) des Sicherheitsschalters (1) in die Einschalt- (E) und Panikausstellung (P) durch das Betätigungselement aufweist und daß in der Einschaltstellung (E) die Betätigungsfläche (5) des Betätigungselementes (4) eine in Einschaltrich­ tung gesehen tiefere Position einnimmt, als der obere umlaufende Kragenrand (13) des Abdeckrahmengehäuses (3).

2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abdeck­ rahmengehäuse (3) und Betätigungselement (4) als einseitig durch ein Gelenk (6, 7) gelagerte Schaltwippe gestaltet sind.

3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abdeck­ rahmengehäuse (3) und Betätigungselement (4) einstückig aus Kunststoff hergestellt sind.

4. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Betätigungselement (4) ein Stellelement (18) zur Rückführung in die Ausstellung (A) aufweist.

5. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Übertragungselement (15) mit einer Rückstellfeder versehen ist.

6. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Übertragungselement (15) einen Schaltnocken (23) und dann dem dem Betätigungselement (4) abgewandten Ende einen Rastabsatz (27) aufweist.