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Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft ein Scharnier, in dem ein Mehrfach-Sicherheitsschalter eingegliedert ist, das anders auch Scharnier mit integriertem Endschalter genannt wird.
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Scharniere dieser Art sind seit langer Zeit auf dem Markt erhältlich und finden bei Industriemaschinen Anwendung, insbesondere für die Verbindung von Abdeckhauben mit dem Rahmen in Fällen, in denen der Zugang zum Inneren der Maschine während ihres Betriebs besonders gefährlich ist. Diese Art der Vorrichtung kann gleichfalls für normale Zugangstüren verwendet werden, die den Eingang oder Ausgang für Personen markieren.
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Vor Kurzem haben Scharniere mit integriertem Endschalter die klassischen Ausführungen ersetzt, wie beispielsweise Dreh- oder Federendschalter, weil es sich herausgestellt hat, dass sie einfacher zu installieren sind und auf lange Sicht konstante Leistungen gewährleisten können.
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Beispielsweise betrifft
IT 1362135 eine Sicherheitsvorrichtung mit Scharnier für Platten, die einen Gehäusekörper umfasst, der mit einer Maschine verankert werden kann und eine erste Achse definiert, mindestens ein bewegliches Element, das an einer Schutzplatte verankert werden kann, Scharniermittel, um das feststehende Element und das bewegliche Element um eine zweite Achse drehend zu verbinden, mindestens einen feststehenden Kontakt und einen beweglichen Kontakt entlang der ersten Achse, um die Stromversorgungschaltung der Maschine zu öffnen oder zu schließen, und Mittel zur Umwandlung der Drehbewegung des beweglichen Elements in eine Verschiebebewegung des beweglichen Kontakts. Die erste Achse ist im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse oder mit dieser zusammenfallend und der verschiebbare Teil der Mittel zur Umwandlung der Bewegung direkt in Kontakt mit den Scharniermitteln ohne Einschieben von Mechanismen zur Umlenkung und Übertragung der Bewegung.
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Diese Vorrichtung und mit ihr die anderen Vorrichtungen laut Stand der Technik weisen jedoch den offensichtlichen Nachteil auf, dass die Hebelmechanismen zur Betätigung des Schalters für die gesamte Winkelbewegung des Scharniers auf dynamische Weise beansprucht werden, wodurch es zu einem beträchtlichen Abnützungsfaktor der Federn im Schalter kommt, die auf das Nockenprofil, auf das Element zur Betätigung des Schalters selbst sowie auf eventuelle eingeschobene Elemente drücken. Dies führt – auf mittlere bis lange Sicht – klarerweise zu einem Präzisionsverlust bei der Funktion des Erzeugnisses und folglich zur Notwendigkeit, die Vorrichtung erneut zu kalibrieren.
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Das Ziel des vorliegenden Musters besteht daher darin, ein Scharnier mit einem Sicherheitsschalter zu schaffen, das in der Lage ist, den Drehwinkel der Komponenten zur Betätigung des Schalters auf die nur tatsächlich nützlichen zu reduzieren.
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Das Ziel wird durch eine Scharniervorrichtung erreicht, welche die notwendige Sicherheit garantiert, indem sie in der Lage ist, ausschließlich bei den Graden einzugreifen, die notwendig sind, um den elektrischen Schalter durch Auslösen der Wirkung des Kontakts zu belasten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der mustergemäßen Struktur gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt, wobei:
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eine perspektivische Ansicht von oben des Grundbestandteils des Scharniers ist, welcher das Schaltergehäuse trägt;
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eine perspektivische Ansicht von unten des Grundbestandteils von ist;
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eine perspektivische Ansicht von oben des Grundbestandteils des Scharniers ist, der jenem von entgegengesetzt ist;
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bis Ansichten der Welle zwischen den beiden Grundbestandteilen sind, jeweils frontal, seitlich, im Querschnitt entlang der Linie A-A und perspektivisch;
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und perspektivische Ansichten von oben beziehungsweise von unten der Bewegungsbuchse an der Spitze der Welle von sind;
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und perspektivische Ansichten von oben beziehungsweise unten des Rotors des Antriebssystems des Schalters des mustergemäßen Scharniers sind;
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und perspektivische Ansichten von unten beziehungsweise von oben des Schlittens des Antriebssystems des Schalters des mustergemäßen Scharniers während der Montagephase sind.
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Das mustergemäße Scharnier besteht aus zwei Hauptgrundbestandteilen 1 und 2, die als Schenkel oder Scharnierkörper zu erkennen sind, im Allgemeinen aus thermoplastischem Material gepresst sind, aber auch aus anderen synthetischen Materialen oder aus Gummi oder aus Metall gefertigt sein können und so geformt sind, dass sie einen gegenseitigen Verbindungsbereich 3 auf einer gemeinsamen Anlenkachse aufweisen, entlang der eine Welle 4 eingeschoben wird.
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Der Schenkel 1, der am Rahmen der Maschine befestigt wird, weist ein Paar Ösen 1a mit sechseckigem Profil auf, die an den entgegengesetzten Enden einer selben Längsseite angeordnet sind, und einen zentralen Gehäusekörper 1b, der sich über die gesamte Breite des Schenkels 1 erstreckt, bis er einen Teil des gegenseitigen Verbindungsbereichs 3 bedeckt. Zwischen den Ösen und dem Gehäusekörper 1b sind nämlich Nuten 1c für die Einfügung der Ösen 2a des Schenkels 2 vorgesehen, die zu den Ösen 1a komplementär sind. Wie man in erkennen kann, ist der Gehäusekörper 1b innen hohl und sieht einen Bereich zur Lagerung der Welle 4 im Teil des gegenseitigen Verbindungsbereichs 3 vor, der von ihm bedeckt ist. In der Mitte des Gehäusekörpers 1b ist ein Paar Rückhalteelemente 1d vorgesehen sind, die geeignet sind, um die nötige Verankerung an einem (nicht dargestellten) Schaltergehäuse zu bieten, deren Merkmale und deren Funktionsweise nachfolgend beschrieben werden.
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Schließlich steht von einer seitlichen Wand des Gehäusekörpers 1b ein Fortsatz 1e ab, der für die nötige Lagerung eines Rotors 5 ausgelegt ist, der in bis dargestellt ist und im Zuge der Beschreibung genauer beschrieben wird.
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Der Schenkel 2, der typischerweise am beweglichen Flügel befestigt ist, weist – wie bereits vorher angeführt und wie in hervorgehoben – ein Paar Ösen 2a auf, die für die Einfügung in die Nuten 1c geeignet sind, um einen gegenseitigen Verbindungsbereich 3 zu bilden. Die Ösen 2a weisen außen ein sechseckiges Profil auf, während sie innen mit einer Rändelung 6 entlang des gesamten ringförmigen Kranzes versehen sind.
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Die Welle 4, die geeignet ist, um die Verbindung zwischen den beiden Scharnieren im gegenseitigen Verbindungsbereich 3 zu garantieren, ist in bis dargestellt; sie ist ein zusammengesetzter Körper, der aus einem Zylinder 4a besteht, der von einem hohlen Halbzylinder 4b überragt wird, von dem ein Stift 4c absteht. Außerdem ist zwischen dem Zylinder 4a und dem hohlen Halbzylinder 4b eine Aussparung 4d zur Aufnahme eines O-Rings vorgesehen; auf dieselbe Weise ist auch entlang des Stifts 4c eine Aussparung 4e zur Aufnahme eines O-Rings vorgesehen. Um die stabile Lagerung der Welle 4 innerhalb der Öse 1a des Schenkels 1 zu erleichtern, hat die Grundfläche 4f der Welle 4 ein sechseckiges Profil.
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Der Halbzylinder 4b weist seinerseits in der Nähe seines oberen Endes eine teilweise Verringerung der Wanddicke auf, sodass zwei dünne Wände P, P' erzielt werden, die parallel und entgegengesetzt sind. Dem Stift 4c ist schließlich eine Endanschlagsschulter S für eine zylindrische Buchse 7 zugeordnet.
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Die Buchse 7, die in der Längsrichtung mit einer Nut 8 zur Aufnahme eines Zahns 9 versehen ist, der auf dem Rotor 5 vorgesehen ist, wie in , genauer beschrieben, weist an ihrer Spitze eine zentrale ringförmige Erhöhung 7a auf, die an der Schulter S anschlägt.
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Entlang der seitlichen Außenwand der Buchse 7 ist ein ringförmiges Band mit Rippen 7b vorgesehen, die mit der Rändelung 6 in Verbindung gehen. Zwischen der Grundfläche der Buchse 7 und dem ringförmigen Band 7b ist eine Aussparung 7c zur Aufnahme eines Dicht-O-Rings vorgesehen. Die Verbindung zwischen den Rippen 7b der Buchse 7 und der Rändelung 6 ermöglicht – wie in der Folge deutlicher beschrieben wird – die Drehung und den Eingriff des Rotors 5.
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Wie in und gut erkennbar ist, hat die Innenfläche der Spitze 7d der Buchse 7 ein sechseckiges Profil, wobei auf einer ihrer Seiten eine Rippe 7e vorgesehen ist, die geeignet ist, um bei der Arbeit die einfache Ausrichtung der Buchse 7 bei der Montage zu erleichtern, sodass der anfängliche Eingriffspunkt des Scharniers bestimmt wird.
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Unter Bezugnahme auf , besteht das dort dargestellte Rotorelement 5 aus einem zylindrischen Körper, der in der Mitte mit einer Öffnung versehen ist, wobei an einem seiner Enden vier identische und in gleichem Abstand voneinander angeordnete Fortsätze 5a vorgesehen sind. Auf der Höhe von einem davon stehen von der seitlichen Außenwand ein Zahn 9 und ein Paar Zähnchen 10a, 10b ab, die sich neben diesem befinden und von ihm gleich weit entfernt sind.
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Der Zahnkomplex 9, 10a, 10b ist so bemessen, dass er genau in die Nut 8 greifen kann. Im Besonderen ist der Zahn 9 so bemessen, dass er in die Nut 8 eingeschoben werden kann, während die Zähne 10a, 10b sich an den Seiten der Außenwände 8a befinden, welche die Nut 8 selbst begrenzen, sodass sie sich mit ihr im Zuge des Betriebs verbinden können. Außerdem hat die mittige Öffnung des Rotors 5 einen solchen Durchmesser, dass sie in den Fortsatz 1e des Gehäusekörpers 1b einfallen kann.
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Die Fortsätze 5a sind für die feste Verbindung mit einem Schlitten 11 vorbereitet, der in und dargestellt ist. Im Besonderen besteht er aus einem parallelepipedförmigen Körper 11a mit trapezförmiger Basis, der eine abgeschrägte Basis 11b hat, wobei von den Kanten der oberen Fläche des parallelepipedförmigen Körpers 11a Stifte 11c abstehen, die mit der Wand des Gehäusekörpers 1b in Verbindung gehen.
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Aus der Oberfläche des Schlittens 11, der sich gegenüber jenem befindet, von dem die Stifte 11c abstehen, springt mittig ein kleiner Zapfen 11d hervor, der mit dem Antriebselement des (nicht dargestellten) Schalterkörpers in Verbindung gehen kann. Die obere Fläche des Körpers 11a weist außerdem vier in gleichem Abstand angeordnete Nuten 11e auf, die insgesamt im Wesentlichen eine kreisrunde Fläche zur Aufnahme der Fortsätze 5a des Rotors 5 beschreiben.
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Die Montage des hier beschriebenen Schaltersystems erscheint besonders einfach. Sobald die Ösen 2a in die Nuten 1c gebracht worden sind, schiebt man die Welle 4 in den gegenseitigen Verbindungsbereich 3 ein, sodass der Sockel 4f in der Öse 1a aufgenommen wird; danach wird in die Öse 1a, die entgegengesetzt zu jener ist, in der die Welle 4 eingeschoben wurde, die Buchse 7 eingeführt, sodass sie in die Rändelung 6 des Schenkels 2 greift. Danach verschließt man die Buchse mit einem (in den Abbildungen nicht dargestellten) Stöpsel.
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Um das System auf 0° zu kalibrieren, muss der Bediener dafür sorgen, die Buchse 7 – bei geschlossenem Flügel – so einzuführen, dass die Nut 8 zum Inneren des Gehäusekörpers 1b gerichtet ist und sich daher in dem Moment, in dem der Rotor 5 eingefügt wird, mit dem Zahn 9 in Kontakt befinden kann. Damit die Buchse 7 korrekt eingefügt werden kann, ist es notwendig, dass die Achse der Rippe 7e parallel zur Fläche ist, auf der die Schenkel 1, 2 des Scharniers verankert sind. Falls sie nicht korrekt montiert wurde, muss man nur auf die Rippe 7e einwirken, indem man sie im erforderlichen Winkel dreht, damit sie in Position gebracht wird.
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Falls man das System auf einen anderen Winkel als den ursprünglichen kalibrieren möchte, ist es erforderlich, die Buchse 7 in der Öse 2a im erforderlichen gewünschten Winkel zu drehen.
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Sobald diese Phase abgeschlossen ist, ist es möglich, den Schlitten 11 einzulegen, wobei die Wand 11b nach innen gewandt ist. Auf diese Weise kommen die Stifte 11c mit der Wand des Gehäusekörpers 1b in Kontakt, und die in gleichem Abstand angeordneten Nuten 11e nehmen die Fortsätze 5a des Rotors 5 auf. An diesem Punkt ist es möglich, das Schaltergehäuse einzufügen, wobei man darauf achten muss, die Stifte mit den Rückhalteelementen 1d zu verbinden. Auf diese Weise kommt der kleine Zapfen 11d mit dem Element zur Aktivierung des Schalters in Kontakt. Um die Montage abzuschließen, genügt es, die Rückwand des Scharniers zu schließen, sodass dieses installationsbereit ist.
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Aus der obigen Beschreibung der Komponenten geht die Funktionsweise dieser Vorrichtung klar hervor. Bei geschlossenem Flügel ist der Schlitten 11 mit dem Rotor 5 fest verbunden, dessen Zahn 9 stabil in der Nut 8 der Buchse 7 gelagert ist. Beim Öffnen der Platte bewirkt die Drehung des Flügels 2 die Drehung der Buchse 7, die ihrerseits den Zahn 9 zu einer Drehbewegung bringt, bis er durch die Verbindung mit der Nut 8 festgehalten wird. Daher werden die Fortsätze 5a – dank ihrer besonderen Form – zum Gleiten an den Wänden der Nuten 11e des Schlittens 11 gebracht, bis sie aus diesen austreten und an der oberen Fläche des Schlittens 11 anliegen. Dieser Positionswechsel, der den Fortsätzen 5a durch die Verbindung zwischen der Buchse 7 und dem Zahn 9 auferlegt wird, bewirkt die Verschiebung des Schlittens 11 zum Schaltergehäuse, die entsprechende Verbindung des kleinen Zapfens 11d mit dem im Schaltergehäuse vorgesehenen Druckknopf und die folgliche Aktivierung der Sicherheitsschaltung.
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Die besondere Form der Fortsätze 5a und die besondere Verbindung, die diese mit der oberen Fläche der Wand 11a haben, bewirken, dass der kleine Zapfen 11d sich in einer Position zur Aktivierung der Sicherheitsschaltung befindet, nachdem der Flügel einen relativ kurzen Winkel von rund 40° zurückgelegt hat. An diesem Punkt ist ein System von rund 40° zurückgelegt hat. An diesem Punkt ist ein System zum Sperren und zur Übertragung der Bewegung des Schenkels 2 auf den Schalter vorgesehen, sodass der Zahn 9 sich aus der Nut 8 der Buchse 7 bei einem Winkel von rund 40° löst, wobei er unbewegt bleibt, auch wenn der Flügel seine Bewegung – eventuell – bis zum Endanschlag fortsetzt. Sobald man den Flügel 2 schließen will, bringt der Zahn 10a oder 10b den Zahn 9 wieder zum Eingreifen mit der Buchse 7, im Besonderen in der Nut 8. Für die Drehung des Rotors 5 werden die Fortsätze 5a daher dazu gebracht, sich wieder in die Nuten 11e zu versenken, und der Schlitten 11 kehrt daher in die Ruhestellung für das Drücken der Feder des Schalters zurück.
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Aus der Beschreibung der Funktionsweise geht daher klar hervor, dass der maximale Arbeitswinkel des Zahns 40° beträgt, während der Zahn 9 für die weitere Bewegung des Flügels um rund 140° einer sehr geringen Belastung unterliegt. Die Spannung der Feder, die senkrecht zur Bewegung der Betätigung des Rotors und der Welle ist, wird vollständig auf die Wand des Scharniers abgeleitet, wo sich der Zapfen 1e, der Sitz des Rotors 5 befindet.
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Man kann verstehen, dass die auf diese Weise geschaffene Struktur in der Lage ist, auch der Verwendung von Mikroschaltern mit einer Anzahl von zwangsgeführten NC-Kontakten größer als zwei, beispielsweise drei oder vier, standzuhalten, sodass die höchste Sicherheit gewährleistet wird. Das Risiko, dass sich die Abnützung der Komponenten erhöht, welche das Aktivierungssystem des Schalters bilden, wird durch den reduzierten Winkel minimiert, in dem die Beanspruchung tatsächlich erfolgt.
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Auf diese Weise sind die gewünschten Ziele erreicht worden. Dank der besonderen Form jedes einzelnen Elements, welches das Scharnier bildet, hat man ein Scharnier mit einem Sicherheitsschalter mit kleineren Abriebwirkungen erhalten, das in der Lage ist, den Drehwinkel der Hauptgetriebe auf die für die Betätigung des Schalters nur tatsächlich nützlichen zu beschränken. Im Besonderen hat man ein Scharnier mit Schalter erhalten, bei dem für mindestens 140° keine Spannung von der Feder auf die Komponenten des Hebelmechanismus überfragen wird.
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Nur wenn der Mechanismus – durch das Eingreifen der Zähnchen 10a, 10b – in die ursprüngliche Stellung zurückkehrt, wird die von der Feder übertragene Spannung auf die Teile des Hebelmechanismus übertragen und erzeugt – bei normalem Öffnungs- und Schließbetrieb der Tür – eine um rund 70% geringere Gesamtabnützung im Vergleich zu den Systemen gemäß dem Stand der Technik.
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Es ist ebenso offensichtlich, dass die geringere Abnützung der Vorrichtung sich nicht nur günstig auf die Lebensdauer des Scharniers auswirkt, sondern auch das Risiko deutlich verringert, dass sich vom Hauptgehäuse Staub oder kleinste Bestandteile ablösen, welche die Funktionsweise des Mechanismus beeinträchtigen könnten.
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Es versteht sich jedoch, dass der Schutz des oben beschriebenen Gebrauchsmusters nicht auf die dargestellte besondere Ausführungsform als beschränkt zu betrachten ist, sondern sich auf jede andere technisch gleichwertige bauliche Variante erstreckt, die in den Bereich der beiliegenden Patentansprüche fällt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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