DE19859260C2 - Sicherheitsschalter zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Schließzustandes einer zu überwachenden Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Schließzustandes einer zu überwachenden Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise dafür eingesetzt, den geschlossenen Zustand von Türen oder Schutzgittern an Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen zu überwachen.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 44 08 024 A1 bekannt. Insbesondere bei Sicherheitsschaltern ohne magnet- oder federkraftbetätigte Zuhaltung muß gewährleistet sein, daß der Betätiger im Zustand der Wirkverbindung mit dem Schaltergehäuses seine Zielposition einnimmt und diese auch während des Betriebs der zu überwachenden Einrichtung und trotz den dabei möglicherweise auftretenden Vibrationen zuverlässig so lange beibehält, bis beispielsweise die zu überwachende Sicherheitstür, an der der Betätiger angebracht ist, geöffnet wird.

Die DE 197 26 053 A1 zeigt einen Sicherheitsschalter mit einem Steuerkopf zur Aufnahme eines spezifischen, mit einem Maschinenorgan verbundenen Wirkglieds und zur dementsprechenden Wirkung auf einen Kontaktblock. Ein im Steuerkopf angeordneter Riegel ermöglicht durch Einführung in eine periphere Kerbe einer Nockenrolle die Rolle und demnach das Wirkglied durch die Wirkung eines beispielsweise manuellen und vom Wirkglied getrennten Steuerorgans zu blockieren. Der Riegel ist beispielsweise ein parallel zur Rotationsachse der Rolle beweglicher Schieber.

Die DE 92 15 362 U1 zeigt einen Betätiger für einen Positionsschalter, insbesondere für einen Sicherheits-Positionsschalter bei Tür- oder Schutzhaubenverriegelungen, die den sicherheitsrelevanten Funktionszustand einer Maschine oder Anlage überwachen und einen Zugriff zu gefährlichen Bereichen verhindern, wobei der Betätiger an einer Schutzhaube oder -tür derart befestigt ist, daß er beim Schließen der Haube oder Tür formschlüssig in einen Antriebskopf des Positionsschalters eingreift und dabei einen Verriegelungs- und Schaltmechanismus aktiviert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen gattungsgemäßen Sicherheitsschalter mit einem Schaltergehäuse und einem mit diesem in Wirkverbindung bringbaren Betätiger bereitzustellen, bei dem der mit dem Schaltergehäuse in Wirkverbindung stehende Betätiger alternativ oder ergänzend zu einer feder- oder magnetkraftbetätigten Zuhaltung lösbar sicherbar ist. Der Aufwand für diese Sicherung soll möglichst gering sein, insbesondere sollen bestehende Sicherheitsschalter einfach nachrüstbar sein.

Das Problem wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das Schaltergehäuse an mindestens einer seiner Außenwände und der Betätiger zusammenwirkende Rastmittel zum Einrasten des Betätigers im Zustand der Wirkverbindung aufweisen, d. h. dann, wenn der Betätiger in Bezug auf das Schaltergehäuse seine Zielposition eingenommen hat.

Unter dem Inwirkverbindungbringen ist auch eine berührungslose Wirkverbindung zwischen dem Betätiger und dem Schaltergehäuse zu verstehen, beispielsweise die Wirkverbindung mittels einer magnetischen oder optischen Informationsübertragung. Insbesondere ist damit aber auch eine mechanische Wirkverbindung umfaßt, bei dem gemäß Anspruch 3 das Schaltergehäuse an einer seiner Außenwände mindestens eine Öffnung zum Einführen und Herausziehen des Betätigers aufweist. Beispielsweise wird dadurch ein Schaltrad gedreht und ein mit diesem in Verbindung stehender Schaltstößel schaltet in Abhängigkeit des eingeführten bzw. herausgezogenen Zustand des Betätigers die elektrische Verbindung. Durch die zusammenwirkenden Rastmittel wird eine zuverlässige Sicherung gegen unbeabsichtigtes Öffnen gewährleistet, beispielsweise durch einen Stoß oder durch Maschinenvibrationen. Die zusammenwirkenden Rastmittel umfassen vorzugsweise eine Metall/Kunststoff-Kombination, beispielsweise besteht das Schaltgehäuse zumindest an den mit den metallischen Rastmitteln des Betätigers zusammenwirkenden Flächen aus Kunststoff.

Gemäß Anspruch 2 umfaßt der Betätiger neben dem eigentlichen und vorzugsweise konventionellen Betätigerelement ein federelastisches Element als Rastmittel des Betätigers.

Durch das Anordnen von jeweils mindestens einer Einführöffnung auf mindestens zwei aneinandergrenzenden Außenwänden des Schaltergehäuses gemäß Anspruch 4 sind verschiedene, an den jeweiligen Einsatzfall angepaßte Montagemöglichkeiten des Sicherheitsschalters möglich. Insbesondere sind zwei oder mehrere Einführöffnungen je Außenwand möglich. Bei der besonderen Ausführungsart gemäß Anspruch 5 bietet der im wesentlichen quaderförmige und insbesondere kubische Schalterkopf den Vorteil definierter ebener Außenwände, die ein einfaches Einführen und sicheres Einrasten des Betätigers gewährleisten.

Gemäß Anspruch 6 ist die Federwirkung des elastischen Elements im wesentlichen rechtwinklig zur Einführrichtung des Betätigerelements.

Gemäß Anspruch 7 rastet das federelastische Element in den auf einer angrenzenden Außenwand vorgesehenen Rastmitteln ein, vorzugsweise in eine dort vorgesehene weitere Einführöffnung. Dadurch sind vorteilhaft keine zusätzlichen Rastmittel am Schaltergehäuse erforderlich, sondern die freie Einführöffnung der angrenzenden Außenwand dient als Rastmittel.

Gemäß Anspruch 8 umfaßt das federelastische Element einen Federstahlstreifen, vorzugsweise aus einem nicht rostenden Werkstoff, beispielsweise aus einem Ni/Cr-Edelstahl. Dies erlaubt eine einfache Formgebung und Anpassung an die Rastmittel bzw. Einführöffnung des Schaltergehäuses. Die Kombination aus metallischem Rastmittel am Betätiger und Kunststoff-Rastmittel am Schaltergehäuse weist einen geringen Reibungskoeffizienten und dadurch geringe Reibungskräfte und geringen Abrieb auf, wodurch ein sicheres Einrasten und eine hohe Lebensdauer gewährleistet sind.

Gemäß der besonderen Ausführungsart nach Anspruch 9 weist der Federstahlstreifen ausgehend von einem ersten, an dem Betätiger festlegbaren Abschnitt eine Kröpfung auf und ist an seinem, der ihm vorzugsweise zugeordneten Einführöffnung zugewandten Ende zunächst um etwa 85° in Richtung auf die ihm zugeordnete Einführöffnung abgebogen und im weiteren Verlauf um etwa 145° in entgegengesetzter Richtung unter Bildung eines Rastfalzes zurückgebogen. Die Biegewinkel und die Kröpfung können an die jeweilige Geometrie der Rastmittel des Schaltergehäuses und insbesondere der Einführöffnung, in die das federelastische Element rastend eingreift, angepaßt werden. Insbesondere das Vorsehen der Kröpfung ermöglicht das Eingreifen des federelastischen Elementes in eine vom Betätigerelement nicht besetzte Einführöffnung des Schaltergehäuses.

Gemäß Anspruch 10 ist das federelastische Element mittels einer Schraub- oder Nietverbindung an dem Betätigerelement festlegbar. Alternativ kommen auch andere Festlegungs- und Verbindungsarten wie beispielsweise Kleben, Löten oder Schweißen in Betracht. Dabei ist vorteilhaft, daß auch bereits installierte Vorrichtungen und insbesondere deren Betätiger einfach nachgerüstet werden können. Im Fall einer lösbaren Verbindung ist das federelastische Element bei Bedarf einfach austauschbar. Gemäß Anspruch 11 umfaßt die Verbindung zwischen dem Federelastischen Element und dem Betätiger ein elastisches Element, beispielsweise eine Tülle oder eine Unterlegscheibe, wodurch mit einfachen Mitteln ein Toleranzausgleich und ein sicheres Einrasten des Betätigers auch beim Auftreten von Vibrationen gewährleistet ist. Als Werkstoff für das elastische Element kommen alle verhältnismäßig weichelastischen Werkstoffe in Betracht, insbesondere natürlicher oder synthetischer Kautschuk.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht II-II der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Festlegung des federelastischen Elements an dem Betätigerelement,

Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Festlegungsart des federelastischen Elements am Betätigerelement,

Fig. 5 zeigt die Formgestaltung des federelastischen Elements und

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht VI-VI auf das federelastische Element der Fig. 5.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bei abgenommenem (nicht dargestelltem) Rastmittel des Betätigers mit einem Schaltergehäuse 2 und einem in dieses mittels einer ersten Einführöffnung 7 an einer ersten Außenwand 4 vollständig eingeführten Betätigerelement 3, das mittels einer durch die beiden Bohrungen 3' hindurchgreifenden (nicht dargestellten) Schraubverbindung an einer (ebenfalls nicht dargestellten) zu überwachenden Einrichtung festlegbar ist. Die an die erste Außenwand 4 angrenzende, in der Draufsicht dargestellte zweite Außenwand 5 weist eine zweite Einführöffnung 8 auf. Die Schaltmechanik des Sicherheitsschalters 1 entspricht im wesentlichen der aus dem Stand der Technik bekannten und ist daher an dieser Stelle weder dargestellt noch beschrieben.

Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht II-II der Vorrichtung 1 der Fig. 1 mit an dem Betätigerelement 3 festgelegtem Rastmittel in Form eines federelastischen Elementes 6. Bei vollständig in die erste Einführöffnung 7 auf der ersten Außenwand 4 des Schaltergehäuses 2 eingeführtem Betätigerelement 3 greift das federelastische Element 6 mittels seines Rastfalzes 9 in die auf der an die erste Außenwand 4 angrenzenden zweiten Außenwand 5 vorgesehene zweite Einführöffnung 8 ein. In entsprechender Weise kann das Betätigerelement 3 in die zweite Einführöffnung 8 eingeführt werden und das federelastische Element 6 würde in diesem Fall in die erste Einführöffnung 7 einrasten. Von dem Schaltergehäuse 2 ist in der Fig. 2 nur der im wesentlichen kubische Schalterkopf dargestellt, wobei das (nicht dargestellte) elektrische Schaltelement zum Schalten der elektrischen Verbindung in Verlängerung der Schaltachse 10 angeordnet sein kann. Das Schaltergehäuse 2 besteht aus einem Kunststoff, wogegen das federelastische Element 6 aus einem Federstahl streifen hergestellt ist. Die Festlegung des federelastischen Elements 6 an dem Betätigerelement 3 erfolgt vorzugsweise durch Verschrauben, alternativ kommt auch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen in Betracht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird das federelastische Element 6 unmittelbar an dem Betätigerelement 3 festgelegt.

Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Festlegung des federelastischen Elements 6 an dem Betätigerelement 3. Die in die Bohrungen des Betätigerelements 3 und des federelastischen Elements 6 einsetzbare Gummitülle 11 sorgt für einen Toleranzausgleich und für eine vibrationssichere Festlegung. Sie kann beispielsweise durch eine Schraub-, Niet- oder Klebeverbindung ergänzt werden. Das Maß 12 gibt den Federhub des federelastischen Elements 6 an und der Doppelpfeil 13 gibt die Richtung zum Einführen und Herausziehen des Betätigers 3, 6 an. Der Federweg des federelastischen Elements 6 verläuft in der Zeichnung vertikal und schließt mit der Bewegungsrichtung 13 einen rechten Winkel ein.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Festlegungsart des federelastischen Elements 6 am Betätigerelement 3, bei der das Element 6 durch eine Gummitülle 14 vom Betätigerelement 3 beabstandet ist und mittels einer Schraubverbindung 15 mit diesem verbindbar ist.

Die Fig. 5 zeigt die Formgestaltung des federelastischen Elements 6 an dessen ersten, an das (nicht dargestellte) Betätigerelement festlegbaren Abschnitt 6a sich ein Kröpfabschnitt 6b anschließt, der ein Umgreifen des (nicht dargestellten) Schaltergehäuses ermöglicht. Anschließend an einen weiteren, zum Abschnitt 6a parallelen Abschnitt 6c ist das Element 6 um den Winkel α von etwa 85° nach unten in Richtung auf die einzugreifende Einführöffnung abgebogen und anschließend unter Bildung des Rastfalzes 9 um den Winkel β von etwa 145° unter Bildung einer Einführschräge 16 zurückgebogen, die beim Einführen des Betätigerelements 3 entlang der Kante des (nicht dargestellten) Schaltergehäuses 2 gleitet und ein Zurückbiegen des elastischen Federelements 6 bewirkt. Die Ausbildung des Rastfalzes 9 und der Einführschräge 16 erfolgt im endseitigen Abschnitt 6d des Elements 6, welches beispielsweise aus einem Ni/Cr-Federstahlstreifen mit einer Breite von 14 mm und einer Stärke von 0,5 mm besteht.

Die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht VI-VI auf das federelastische Element 6 der Fig. 5 mit zwei mit den in der Fig. 1 dargestellten Bohrungen 3' des Betätigerelements 3 koaxialen Befestigungslöchern 3" und dem Rastfalz 9 sowie der Einführschräge 16. Die Breite des Elements 6 entspricht vorzugsweise der Breite des (nicht dargestellten) Betätigerelements 3.

Claims (11)

1. Sicherheitsschalter zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Schließzustandes einer zu überwachenden Einrichtung wie Tür oder Schutzgitter, mit einem Schaltergehäuse (2) und mit einem mit diesem in Wirkverbindung bringbaren Betätiger (3, 6) dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (2) an mindestens einer seiner Außenwände (4, 5) und der Betätiger (3, 6) zusammenwirkende Rastmittel (6; 7, 8) zum Einrasten des Betätigers (3, 6) im Zustand der Wirkverbindung aufweisen.

2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rastmittel des Betätigers (3, 6) an einem Betätigerelement (3) ein federelastisches Element (6) festlegbar ist.

3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (2) an mindestens einer seiner Außenwände (4, 5) mindestens eine Einführöffnung (7, 8) zum Einführen und Herausziehen des Betätigers (3, 6) aufweist und daß die elektrische Verbindung in Abhängigkeit des eingeführten oder herausgezogenen Zustandes des Betätigers (3, 6) geschaltet ist.

4. Sicherheitsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (2) auf mindestens zwei aneinandergrenzenden Außenwänden (4, 5) jeweils mindestens eine Einführöffnung für den Betätiger (3, 6) aufweist.

5. Sicherheitsschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (2) einen im wesentlichen quaderförmigen und insbesondere kubischen Schalterkopf umfaßt, in den der Betätiger (3, 6) einführbar und herausziehbar ist.

6. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (6) einen Federweg aufweist, der im wesentlichen einen rechten Winkel mit einer Einführrichtung (13) des Betätigers (3, 6) einschließt.

7. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (6) im in eine erste Einführöffnung (7) auf einer ersten Außenwand (4) eingeführten Zustand des Betätigerelements (3) mit auf einer angrenzenden Außenwand (5) vorgesehenen Rastmitteln des Schaltergehäuses (2) rastend zusammenwirkt, insbesondere mit einer auf der angrenzenden Außenwand (5) vorgesehenen weiteren Einführöffnung (8) rastend zusammenwirkt.

8. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (6) einen Federstahlstreifen umfaßt, vorzugsweise aus einem nicht-rostenden Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl.

9. Sicherheitsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstahlstreifen ausgehend von einem ersten, an dem Betätigerelement (3) festlegbaren Abschnitt (6a) gekröpft ist und im weiteren Verlauf zunächst um etwa 85° abgebogen ist und anschließend um etwa 145° unter Bildung eines Rastfalzes (9) zurückgebogen ist.

10. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das federelastische Element (6) mittels einer Schraub- oder Nietverbindung an dem Betätigerelement (3) festlegbar ist.

11. Sicherheitsschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem federelastischen Element (6) und dem Betätigerelement (3) ein elastisches Element (11; 14), beispielsweise eine elastische Tülle oder eine elastische Unterlegscheibe, für den Toleranzausgleich umfaßt, vorzugsweise aus einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk.