DE19701584A1 - Schalter, insbesondere Sicherheitsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Sicherheitsschalter zum Schalten von Maschinen oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Nahrungsmittelindustrie werden an Maschinen und Bauteile hohe hygienische Anforderungen gestellt. Es muß außerdem eine leichte und hygienische Reinigung der Maschinen und Bauteile gewährleistet sein.

Insbesondere Schalter stellten sich als Schwachstellen heraus, da diese zueinander bewegliche Teile aufweisen, zwischen denen sich Keime und Schmutzpartikel festsetzen können, die durch Oberflächenreinigung nicht entfernt werden können.

Zur Abhilfe wird in bekannter Weise eine Gummikappe über den Schalter gestülpt, so daß ein Eindringen von Keimen und Schmutz verhindert wird. Die Gummikappen sind jedoch Verschleißteile, die durch die bei der Reinigung der Maschinenteile verwendeten Hochdruckreiniger und scharfen Reinigungsmittel hohem Verschleiß ausgesetzt sind und nach wenigen Wochen ausgewechselt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Sicherheitsschalter zu schaffen, der frontseitig absolut dicht ist und keine zueinander beweglichen Teile aufweist, zwischen denen sich Keime, Schmutz oder dergleichen festsetzen können.

Diese Aufgabe wird durch die technischen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Merkmal des erfindungsgemäßen Schalters ist, daß dieser frontseitig absolut dicht ausgebildet ist, so daß keine Keime, Schmutz, Wasser oder dergleichen eindringen können. Die Oberfläche des Schalters ist überall glatt ausgebildet, läßt sich leicht reinigen und besitzt keine zueinander beweglichen Teile. Es gibt keine verdeckten Hohlräume in denen sich Schmutz festsetzen kann.

Der Schalter besteht aus einem Gehäuse und einem Deckel, durch welchen das Gehäuse hermetisch dicht verschließbar ist. Der Deckel des Schalters ist aus einem Teil hergestellt und somit absolut dicht und besitzt keine zueinander beweglichen Teile. Die Frontseite des Schalters (Betätigungsfläche) ist so dünn hergestellt, daß beim Drücken auf die Betätigungsfläche diese soweit nachgibt, daß dadurch ein Schaltelement im Inneren des Gehäuses betätigt wird. In den rückwärtigen Rand des Deckels ist eine Dichtung eingelassen. Diese Dichtung, die nach Montage des Schalters zwischen Frontplatte der Maschine und Schalterdeckel liegt, dichtet die Öffnung der Frontplatte nach außen hin ab. Die Montagestelle, an der Gehäuse und Deckel verbunden werden, liegt innerhalb dieser Dichtung.

Der Schalter ist sowohl für den Innen- als auch für den Außeneinsatz geeignet.

Der Schalter ist für den Einsatz in rauher Umgebung und zur Betätigung mit Arbeitshandschuhen geeignet.

Für normale Anforderungen ist der Schalter mit einem Schaltelement, für erhöhte Sicherheitsanforderungen mit zwei Schaltelementen ausgestattet. Beide Varianten sind als Option mit Leuchtdioden zur Zustandsanzeige und/oder Quittierung des Schaltvorganges ausgestattet.

In der einfachsten Ausführung kann an den Schalter ein Schaltverstärker (Relais) zur Betätigung von größeren Leistungen angeschlossen werden.

Für die Anwendung als Sicherheitsschalter wird ein Auswertegerät angeschlossen, welches den Schalter auf Funktionssicherheit überprüft und die Schaltbefehle auswertet und weitergibt. Dabei werden z. B. außerdem falsche Schaltzustände und Stromausfall am Auswertegerät erkannt und als Warnmeldung ausgegeben.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Neuerung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen seitlichen Schnitt durch das Gehäuse des Schalters;

Fig. 1A eine Draufsicht auf die Rückseite des Schaltergehäuses;

Fig. 2 Eine Draufsicht auf den Gehäusedeckel;

Fig. 2A einen Schnitt durch den Gehäusedeckel gemäß Linie in Fig. 2;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform des Schalters mit nur einem Schaltelement;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Schalters mit zwei Schaltelementen;

Fig. 5 einen seitlichen Schnitt durch den Schalter in unbetätigtem Zustand;

Fig. 6 einen seitlichen Schnitt des Schalters in betätigtem Zustand;

Fig. 7 ein Beispiel der elektrischen Beschaltung des Schalters;

Fig. 8 schematischen Schaltbild der Auswerteschaltung für den Sicherheitsschalter.

In den Fig. 1 und 1A ist eine mögliche Ausführungsform des Gehäuses für den erfindungsgemäßen Schalter dargestellt. Das Gehäuse 1 ist röhrenförmig ausgebildet und besteht bevorzugt aus lebensmittelechtem Kunststoff. Als Kunststoff kommt z. B. PVDF in Frage. Das Gehäuse kann alternativ jedoch auch aus Edelstahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein.

Das Gehäuse 1 ist einseitig offen und an der anderen Seite verschlossen, wobei eine Öffnung 2 zur Durchführung eines Anschlußkabels vorhanden ist.

Durch einen Deckel 3, gemäß den Fig. 2 und 2A, läßt sich die offene Seite des Gehäuses verschließen. Dazu ist der Deckel mit einem Innengewinde 4 versehen, so daß dieser auf das Gehäuse, das mit einem entsprechenden Außengewinde versehen ist, aufgeschraubt werden kann.

Die Oberseite des Deckels 3 dient als Betätigungsfläche 5 für den Schalter und ist als federnd elastische Membran ausgebildet, die durch Druckeinwirkung elastisch nach innen verformt werden kann.

Der Deckel 3 ist bevorzugt aus dem selben Material wie das Gehäuse 1 hergestellt. Die Betätigungsfläche 5 muß dabei in ihrer Dicke derart bemessen sein, daß eine zuverlässige Verformung durch Druckeinwirkung gewährleistet ist.

Gemäß Fig. 3 und 4 dienen Mikroschalter 6, 7 als eigentliches Schaltelement. In der Ausführung gemäß Fig. 3 ist lediglich ein Mikroschalter 6 vorgesehen, der an einer Montageplatte 8 (Leiterplatte) befestigt ist. Die Leiterplatte 8 ist dabei passend in das Gehäuse eingelassen. In der Ausführung gemäß Fig. 4 werden zwei Mikroschalter 6, 7 verwendet, um die Sicherheit des Schalters zu erhöhen. Optional können zur Zustandsanzeige und/oder Quittierung des Schaltvorganges Leuchtdioden 15, 16 (LED) vorgesehen sein.

Fig. 5 zeigt den kompletten Schalter in unbetätigtem Zustand. Nachdem die Leiterplatte 8 mit dem/den Schalter(n) 6, 7 im Gehäuse 1 festgelegt ist, kann der Deckel 3 aufgeschraubt werden. Der Deckel wird dabei soweit aufgeschraubt, daß die Innenseite der Betätigungsfläche 5 die Betätigungsfeder des Mikroschalters berührt und der Mikroschalter gerade nicht schaltet. In dieser Stellung kann dann der Deckel 3 mit dem Gehäuse 1 fest verschweißt werden. Werden zwei Mikroschalter verwendet, so werden beide Schalter zuvor auf der Leiterplatte 8 befestigt zueinander justiert, damit sie nahezu gleichzeitig schalten.

In eine Nut 15 an der offenen Stirnseite des Deckels ist ein Dichtungsring 11 eingelegt, der zur Abdichtung zwischen Deckel 3 und Gehäusewand 10 (Frontplatte) der Maschine dient. Der Deckel 3 liegt mit dem Dichtring 11 auf der Gehäusewand 10 auf. Rückseitig ist der Schalter z. B. mit einer Mutter 9 an der Maschinenwand 10 fixiert, so daß der Dichtring 11 gegen die Gehäusewand 10 gepreßt wird.

Das Anschlußkabel 12 wird über eine Kabeltülle 13 durch die Öffnung 2 des Gehäuses 1 herausgeführt.

Fig. 6 zeigt den Schalter in betätigtem Zustand. Durch Krafteinwirkung auf die Betätigungsfläche 5 in Richtung 14 wird die Betätigungsfläche 5 in Richtung des Gehäuseinneren gedrückt. Dadurch drückt die Innenseite der Betätigungsfläche 5 auf die Betätigungsfeder des Mikroschalters 6, 7, so daß dieser schaltet.

Nach Beendigung der Druckeinwirkung kehrt die Betätigungsfläche 5 wieder elastisch in ihre Normalstellung (Fig. 5) zurück. Die mögliche maximale Durchbiegung der Betätigungsfläche muß auf den Schaltweg des Mikroschalters 6, 7 abgestimmt sein.

In Fig. 7 ist die elektrische Beschaltung des Schalters dargestellt. In der einfachsten Ausführung beinhaltet der Schalter lediglich einen Mikroschalter SW1 der als Wechselschalter ausgebildet ist und mit der Versorgungsspannung +Ub verbunden ist. Die Schaltausgänge sind mit NO1 und NC1 bezeichnet.

Als Option kann ein zweiter Mikroschalter SW2 vorgesehen sein, der ebenfalls mit der Versorgungsspannung +Ub verbunden ist und über Schaltausgänge NO2 und NC2 verfügt.

Als weitere Option können Leuchtdioden H1 und/oder H2 vorgesehen sein, die über eine Leitung LED angesteuert werden können.

Fig. 8 zeigt ein schematisches Schaltbild eines möglichen Auswertegerätes, das den Schalter für den Einsatz als Sicherheitsschalter geeignet machen.

Je nachdem ob der Schalter als Einschalter oder Ausschalter verwendet wird, werden die Schalterausgänge NO1 und NO2 bzw.

NC1 und NC2 mit der Auswerteschaltung verbunden. Die Schalterausgänge sind über Optokoppler IC1-IC4 galvanisch von den Eingängen der Auswerteschaltung getrennt. Die Auswertung der Schaltzustände der Mikroschalter 6, 7 geschieht durch die Schaltkreise IC5 und IC6. Nur wenn beide Mikroschalter innerhalb eines definierten Zeitfensters betätigt werden, werden die Schaltrelais RL1 und RL2 ausgelöst. Die Schaltrelais RL1 und RL2 haben einen zwangsgeführten Kontakt, dessen Schaltzustand an die Schaltkreise IC5 und IC6 gemeldet wird. Somit kann der tatsächliche Schaltzustand jederzeit mit dem Soll-Schaltzustand verglichen werden. Dabei überwacht IC5 den von IC6 angesteuerten Kontakt und umgekehrt. Nur wenn beide Schaltrelais aktiv sind, ist der Schaltausgang aktiv. Durch die Schaltkreise IC5 und IC6 wird auch eine Fehlererkennung durchgeführt, indem beim Einschalten des Gerätes die Mikroschalter auf Identität ihres Schaltzustands überprüft werden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Öffnung

3

Deckel

4

Gewinde

5

Betätigungsfläche

6

Mikroschalter

7

Mikroschalter

8

Leiterplatte

9

Mutter

10

Gehäusewand der Maschine

11

Dichtungsring

12

Anschlußkabel

13

Kabeltülle

14

Kraftrichtung

15

LED

16

LED

Claims (6)

1. Schalter, insbesondere Sicherheitsschalter, gekennzeichnet durch
ein einseitig offenes Gehäuse (1),
einen Deckel (3) zum dichten Verschließen des Gehäuses, welcher eine federnd elastische Betätigungsfläche (5) aufweist, und
wenigstens ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Schaltelement (6; 7),
wobei das Schaltelement (6; 7) derart angeordnet ist, daß dessen Betätigungsfeder an der Innenseite der Betätigungsfläche (5) anliegt und dabei das Schaltelement (6; 7) gerade nicht schaltet, und bei Druck auf die Betätigungsfläche (5) diese so weit nach innen nachgibt, daß dadurch das Schaltelement (6; 7) betätigt wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (6; 7) ein Mikroschalter ist.

3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) an seinem äußeren Rand mit einem Dichtungsring (11) versehen ist.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (1) im Bereich des Deckels (3) eine oder mehrere Leuchtdioden (15, 16) und/oder andere Leuchtmittel angeordnet sind.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in seiner geschlossenen Seite eine Öffnung (2) zur Kabeldurchführung aufweist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein elektronisches Auswertegerät anschließbar ist.