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Die Erfindung betrifft einen Schalter und ein den Schalter enthaltendes Sicherheitssystem zur Überwachung eines zulässigen Arbeitsbetriebes einer Maschine oder einer Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Es gibt eine Vielzahl von Maschinen oder Vorrichtungen die einen ausgewiesenen Gefahrenbereich aufweisen. Ein Gefahrenbereich ist meistens dann gegeben, wenn es durch ein für die Maschine oder Vorrichtung nicht vorgesehenes Ereignis zu einer Gefahr für die direkte Umgebung, einen Fehler am zu zu erzeugenden Produkt oder zu einer Beschädigung der Maschine oder Vorrichtung kommen kann. Insbesondere ist ein sehr große Gefahr dann gegeben, wenn Personen, beispielsweise durch eine unaufmerksame oder unsachmäßige Fehlhandlung innerhalb des Gefahrenbereichs, eine Verletzung oder Schlimmeres erleiden können.
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In solchen Fällen ist es daher wichtig und üblich, den Gefahrenbereich durch vorzusehende Schutzmaßnahmen abzusichern. In vielen Fällen müssen auch gesetzliche Bestimmungen zu definierten Sicherheitskategorien beachtet werden. Hierfür ist der Gefahrenbereich in geeigneter Weise hinsichtlich eines zulässigen Arbeitsbetriebes der Maschine oder der Vorrichtung überwacht. So können durch die Überwachung Kriterien überprüft werden, die ein Sperren des Arbeitsbetriebes vorsehen. Dadurch sind jegliche Arbeitsschritte der Maschine oder der Vorrichtung soweit abgeschaltet bzw. deaktiviert, dass eine Gefahr im Gefahrenbereich minimiert oder vollständig ausgeschlossen ist. Sind dagegen alle Kriterien zum Ausschluss einer potentiellen Gefahr im Gefahrenbereich erfüllt, ist in entsprechender Weise eine Freigabe des Arbeitsbetriebes ermöglicht.
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Zur Absicherung eines Gefahrenbereichs einer Maschine oder Vorrichtung sind opto-elektrische Einrichtungen, insbesondere in Form von Lichtschranken, bekannt. Durch diese wird ein Lichtstrahl ausgesendet, welcher in einer entsprechenden Entfernung durch einen Sender detektiert wird. Der Lichtstrahl ist vorzugsweise in einem Randbereich eines Gefahrenbereiches angeordnet. Sobald der Lichtstrahl durch Eindringen eines Fremdkörpers in den Gefahrenbereich unterbrochen wird, wird ein Sperren des Arbeitsbetriebes der Maschine oder der Vorrichtung ausgelöst. Es können in vergleichbarer Weise auch mehrere Lichtstrahlen in Ausbildung einer Art Lichtvorhanges vorgesehen werden, um eine großflächige Öffnung in dem Gefahrenbereich abzusichern.
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Ebenso bekannt sind feste Schutzverkleidungen, die in einem Randbereich eines Gefahrenbereiches fixiert sind. Insbesondere erfolgt dies in einer Art, dass ein physisches Durchdringen in den Gefahrenbereich nicht ohne Beschädigung der Schutzverkleidung ermöglicht ist. Oft sind derartige Schutzverkleidungen lösbar ausgeführt, so dass ein beabsichtigter Zugang zum Gefahrenbereich ermöglicht ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn im Gefahrenbereich eine manuelle Bestückung der Maschine bzw. Vorrichtung oder einer Wartung durchzuführen ist. Zur Freigabe eines Arbeitsbetriebes sind derartig lösbare Schutzvorrichtungen hinsichtlich ihrer korrekten Stellung zur Absicherung des Gefahrenbereiches überwacht. So kann beispielsweise eine als verschiebbare oder verdrehbare Schutztür ausgeführte Schutzvorrichtung in einer vorgesehenen Endstellung zur Absicherung des Gefahrenbereichs einen elektrischen Schalter betätigen, welcher in betätigter Stellung eine Freigabe des Arbeitsbetriebes bewirkt. Allerdings sind für alle eingesetzten elektrische Schalter entsprechende elektrische Verkabelungen vorzusehen.
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Grundsätzlich sind mechanische und/oder elektrische Schalter bekannt, die zumindest zwei Schaltstellungen einnehmen können. In Abhängigkeit für welche Anwendung der Schalter eingesetzt ist, können die unterschiedlichen Schaltstellungen jeweils einen Schaltimpuls zur Ausführung eines definierten Ereignisses, beispielsweise in einer Maschine, bewirken.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Schaltmittel mit unterschiedlichen Schaltstellungen anzugeben, um in Abhängigkeit der Schaltstellung definierte Arbeitszustände einer Maschine oder einer Vorrichtung vorzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung einen Gefahrenbereiche einer Maschine und oder einer Vorrichtung hinsichtlich eines zulässigen Arbeitsbetriebes zu überwachen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schalter und ein den Schalter enthaltendes Sicherungssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Der erfindungsgemäße Schalter umfasst zumindest ein Betätigungselement zur Festlegung einer Schaltstellung. Das Betätigungselement ist in einer Betätigungsrichtung innerhalb eines Gehäuses geführt und durch eine Krafteinwirkung zumindest in einer ersten Stellung und in einer zweiten Stellung relativ zum Gehäuse positionierbar ausgeführt. Ferner umfasst der Schalter mindestens einen lichtempfindlichen Sensor. Zusätzlich weist das Betätigungselement zumindest in einem Bereich mindestens eine Bohrung auf, welche das Betätigungselement durchdringt. Demnach weist das Betätigungselement in seiner Außenfläche zumindest zwei Austrittsöffnungen der Bohrung auf. Das Betätigungselement ist relativ zum Sensor derart angeordnet, dass in der ersten oder der zweiten Stellung ein durch die mindestens eine Bohrung kommender Lichtstrahl durch den Sensor detektiert wird, wogegen in der anderen Stellung die zumindest eine Bohrung des Betätigungselementes derart versetzt angeordnet ist, dass eine Detektion eines Lichtstrahls durch den Sensor verhindert ist. In vorteilhafter Weise sind die erste und die zweite Schaltstellung durch zwei gekoppelte Kriterien bestimmt, nämlich einer definierten Position des Betätigungselementes relativ zum Schaltergehäuse und die Abfrage bezüglich einer Detektion eines Lichtstrahles in dieser definierten Position. Demnach ist die Schaltstellung des Schalters nicht ausschließlich bestimmt durch ein Betätigen oder Nicht-Betätigen des Betätigungselementes. Dadurch ist der Schalter besonders gut zum Einsatz als ein Sicherheitsschalter geeignet, welcher als zusätzliche Sicherheitsabfrage die Detektion eines Lichtstrahles benutzt. Dabei kann der Schalter konstruktiv derart ausgeführt werden, dass die Detektion des Tageslichts ausreicht. Hierbei ist beispielsweise das Betätigungselement und/oder der Sensor zur Detektion eines Lichtstrahles in einem Gehäuse lichtdicht eingekapselt. Das Gehäuse weist dabei eine Öffnung auf, welche lediglich in einer der Schaltstellungen von Seiten einer der Austrittsöffnungen der Bohrung im Betätigungselement einen Durchtritt eines Lichtstrahles durch die Bohrung hindurch zulässt. Bevorzugt ist auf Seiten der anderen Austrittsöffnung der Bohrung der Sensor zur Detektion des durch die Bohrung kommenden Lichtstrahls angeordnet. Grundsätzlich ist in der anderen Schaltstellung ein Zugang des Lichtstrahles bis zum Sensor unterbrochen bzw. verhindert. Bevorzugt erfolgt dies dadurch, dass in der anderen Stellung des Betätigungselementes ein Erfassungsbereich des Sensors zur Detektion eines Lichtstahles durch das Betätigungselement selbst verdeckt ist. In vorteilhafter Weise ist dadurch die Detektion und die Nichtdetektion eines Lichtstrahles mit Hilfe des Sensor durch die Position des Betätigungselementes in der ersten oder zweiten Stellung bestimmt sowie eine Schaltstellung des Schalters erkennbar.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalters weist das Betätigungselement eine erste und eine zweite Bohrung auf, welche parallel versetzt zueinander angeordnet sind. Die zweite Bohrung ist redundant zur ersten Bohrung in der Art ausgeführt, dass in gleicher Weise ein durch die zweite Bohrung kommender Lichtstrahl in einer der Schaltstellungen, bevorzugt in der gleichen Schaltstellung wie für die erste Bohrung, durch den Sensor detektierbar ist. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine erhöhte Sicherheit gegeben, bei welcher eine Schaltstellung als solche eindeutig erkennbar ist.
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Der zu detektierende Lichtstrahl kann auch von einem Licht ausstrahlenden Sender stammen, welcher beispielsweise zusammen mit dem Sensor eine opto-elektrische Vorrichtung bilden. In vorteilhafter Weise ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Schalters dann unabhängig vom Tageslicht. Bevorzugt weist der Licht ausstrahlende Sender eine optische Achse für den Lichtstrahl auf, welche auf den Sender und/oder durch die Bohrung des Betätigungselementes in einer der Schaltstellungen ausgerichtet ist. Zur Unterscheidung des Lichtstrahles von dem Licht ausstrahlenden Sender gegenüber Lichtstrahlen des Tageslichtes kann der Sender Lichtstrahlen einer bestimmten Intensität, Polarisation, Frequenz und/oder Impulsfolge aussenden, welche durch den Sender eindeutig detektierbar sind. Bevorzugt ist der Licht ausstrahlende Sender als Laser ausgebildet.
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In Weiterbildung der Erfindung können bevorzugt bei mehr als einer Bohrung im Betätigungselement jeweils jeder Bohrung ein Sensor zur Detektion eines durch die jeweilige Bohrung kommenden Lichtstrahls zugeordnet sein. Ebenso können dann bei mehr als einem Sensor jeweils jedem Sensor ein Licht ausstrahlender Sender zugeordnet sein.
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Das Betätigungselement ist bevorzugt durch eine Rückstellkraft in der ersten Stellung positioniert. Dabei ist die Rückstellkraft entgegen der Betätigungsrichtung gerichtet. Dadurch ist in vorteilhafter Weise eine Ausgangsstellung des Betätigungselementes definiert, welche erst durch eine aktive Krafteinwirkung auf das Betätigungselement in Betätigungsrichtung, beispielsweise gewollt durch einen Benutzer des Schalters, in die zweite Schaltstellung gebracht werden kann. Sobald die Kraftwirkung in Betätigungsrichtung nicht mehr vorliegt, ist durch die Rückstellkraft eine Zurückführung des Betätigungselementes in die Ausgangsposition gewährleistet. Die Rückstellkraft ist beispielsweise durch eine Feder bewirkt, welche bevorzugt in einem Bauraum zwischen dem Gehäuse des Schalters und dem Betätigungselement angeordnet ist. Je nach konstruktiver Ausführung kann eine Zug- oder eine Druckfeder vorgesehen sein. Ebenso kann die Rückstellkraft dadurch bewirkt sein, dass im oben genannten Bauraum ein Magnet angeordnet ist, welcher mit einem gegenpoligen Magneten am Betätigungselement zusammenwirkt, um die Rückstellkraft zu bewirken. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, dass im genannten Bauraum ein Über- oder Unterdruck ausgebildet ist, welcher ein Zurückführen der Betätigungselementes in die Ausgangsposition durch eine resultierende Rückstellkraft bewirkt. Selbstverständlich sind auch andere konstruktive Maßnahmen denkbar, welche eine oben beschriebene Rückstellkraft für das Betätigungselement bereitstellen.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalters ist das Betätigungselement zwischen der ersten und der zweiten Stellung transversal verschiebbar ausgeführt. Demnach ist eine Betätigungsrichtung in einer geradlinigen Bewegung gegeben. Dadurch ist das Betätigungselement in einfacher Weise im Gehäuse eindrückbar. Dies kann beispielsweise für einen Handbetrieb sinnvoll sein, um einen Schaltimpuls zur Ausführung eines definierten Ereignisses beispielsweise in einer Maschine oder Vorrichtung auszulösen. Ebenso kann der Schalter durch ein Sicherungselement betätigt sein, welches nur in einer bestimmten Stellung, beispielsweise in einer Maschine oder Vorrichtung, den Schalter betätigt und die Freigabe eines Arbeitsbetriebes der Maschine oder der Vorrichtung bewirkt. Gleiches gilt auch für eine Ausführungsvariante, bei welcher das Betätigungselement zwischen der ersten und der zweiten Stellung rotatorisch verdrehbar ausgeführt ist. Ebenso ist es denkbar, dass das Betätigungselement sowohl eine translatorische, als auch eine rotatorische Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung ausführt. In vorteilhafter Weise ist dann eine Betätigung des Schalters nur durch eine sehr spezielle Krafteinwirkung ermöglicht, welche zu einer translatorische und einer rotatorischen Bewegung des Betätigungselementes führt. Dies erhöht die Sicherheit, dass ein erfindungsgemäßer Schalter nicht durch einfache Mittel in unzulässiger Weise betätigt werden kann und somit ein ggf. durch den erfindungsgemäßen Schalter vorgesehene Sicherheitsabfrage in einfacher Weise umgangen werden kann.
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In einer Weiterbildung des Schalters ist zumindest eine optische Achse des Licht ausstrahlenden Senders senkrecht zur translatorischen und/oder rotatorischen Achse des Betätigungselementes gerichtet. Dadurch ergeben sich günstige räumliche Anordnungen des Licht ausstrahlenden Senders relativ zum Betätigungselement.
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Grundsätzlich kann das Betätigungselement in seiner Formgebung beliebig ausgeführt sein. Bevorzugt ist das Betätigungselement als ein Rund- oder ein Mehrkantstift, beispielsweise ein Vierkant, ausgeführt.
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Die Erfindung führt auch zu einem Sicherungssystem zur Überwachung eines zulässigen Arbeitsbetriebes einer Maschine oder einer Vorrichtung, enthaltend zumindest einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schalter. Hierbei ist der Schalter zur Festlegung des Arbeitsbetriebes der Maschine oder der Vorrichtung eingesetzt. Insbesondere ist der Schalter als Sicherheitsschalter zur Überwachung eines Gefahrenbereichs vorgesehen. Hierbei kann in vorteilhafter Weise beispielsweise in der ersten Stellung des Betätigungselementes des Schalters ein Sperren des Arbeitsbetriebes und in der zweiten Stellung eine Freigabe des Arbeitsbetriebes definiert sein.
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Zur Festlegung des Arbeitsbetriebes weist das Sicherungssystem zu jeweils einem Betätigungselement des Schalters einen zugeordneten Betätigungsdorn auf. Dieser ist derart ausgebildet, durch eine Krafteinwirkung in Betätigungsrichtung in Kontakt zum Betätigungselement diesen in die zweite Stellung zu positionieren. Hierbei ist der Betätigungsdorn bevorzugt im Gehäuse des Schalters geführt. Ein großer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Betätigungsdorn Teil eines Sicherungselementes ist, welches ausgebildet ist, einen Gefahrenbereich der Maschine oder Vorrichtung für einen sicheren Arbeitsbetrieb nach dessen Freigabe abzusichern. Die Freigabe des Arbeitsbetriebes ergibt sich dabei dann, wenn das Sicherheitselement in einer vordefinierten Position an der Maschine oder der Vorrichtung gebracht ist, insbesondere dort fixiert oder befestigt ist, wobei in dieser Position des Sicherungselementes der Schalter durch Betätigen des Betätigungselementes durch den Betätigungsdorn betätigt ist. Bevorzugt ist das Sicherungselement zusätzlich so ausgeführt, dass durch dieses in der vordefinierten Stellung zum Absichern des Gefahrenbereichs ein physisches Durchdringen in den Gefahrenbereich verhindert ist. Das Sicherungselement kann dabei beispielsweise als eine Abdeckung oder ein Türelement zum Verschließen einer Öffnung zum Gefahrenbereich ausgeführt sein. In vorteilhafter Weise kann auf diese Weise ein Gefahrenbereich gegen einen unzulässigen Arbeitsbetrieb der Maschine oder der Vorrichtung großflächig überwacht bzw. abgesichert werden.
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In einer Weiterbildung des Sicherungssystemes ist der Betätigungsdorn einrastbar ausgebildet. Das Einrasten ist insbesondere dann vorgesehen, wenn das Betätigungselement durch den Betätigungsdorn entgegen der Rückstellkraft in die zweite Stellung gebracht ist. In vorteilhafter Weise ist dadurch eine dauerhafte Positionierung des Betätigungselementes in der zweiten Stellung ermöglicht. Zusätzlich ist durch das Einrasten ein weiteres Sicherheitskriterium gegeben, um eine Freigabe des Arbeitsbetriebes zu bewirken. Andernfalls kann bei fehlendem Einrasten durch eine entsprechend groß gewählte Rückstellkraft das Betätigungselement wieder in die erste Stellung positioniert werden. Durch das Einrasten ist somit eine ganz bestimmte und aktive Befestigungsvorgabe beispielsweise für ein den Betätigungsdorn enthaltendes Sicherungselement gegeben. Bevorzugt ist der Betätigungsdorn im Gehäuse einrastbar. Alternativ ist das Sicherungselement enthaltend den Betätigungsdorn einrastbar, insbesondere im Gehäuse, ausgeführt. Zum Einrasten kann ein kraftverstärkendes Einrastelement vorgesehen sein, beispielsweise ein Hebelverschluss, welches eine Kraftwirkung des Betätigungsdorns auf das Betätigungselement entgegen der Rückstellkraft unterstützt.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sicherungssystem sind zumindest zwei oder mehr Betätigungselemente parallel zueinander versetzt angeordnet. Dabei sind die mindestens eine Bohrung jeweils eines Betätigungselementes in zumindest einer Stellung derart zueinander angeordnet, dass ein durch alle die jeweils eine Bohrung kommender Lichtstrahl durch den zumindest einen Sensor detektiert wird. In vorteilhafter Weise, können auf diese Weise mehrere Öffnungen oder Zugänge zu einem Gefahrenbereich der Maschine oder der Vorrichtung überprüft bzw. überwacht werden. Dabei ist jedem dieser Zugänge oder Öffnungen jeweils mindestens ein Betätigungselement zugeordnet. Insbesondere ist dadurch weiterhin der Vorteil gegeben, dass nur dann eine Freigabe des Arbeitsbetriebes in dem Zustand bewirkt werden kann, bei welchem eine Stellung der jeweiligen Betätigungselemente insgesamt ein durch alle die jeweils eine Bohrung kommender Lichtstrahl ermöglicht ist. Bevorzugt ist das der Fall, wenn alle parallel zueinander versetzt angeordnete Betätigungselemente jeweils in ihrer zweiten Stellung positioniert sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn alle den jeweiligen Betätigungselementen zugeordnete Zugänge oder Öffnungen eines Gefahrenbereiches der Maschine oder Vorrichtung durch jeweils ein Sicherungselement abgesichert sind. Dabei weist jedes Sicherungselement mindestens einen Betätigungsdorn auf, durch welchen das jeweilige Betätigungselement in die zweite Stellung positioniert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
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1a: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer ersten und zweiten geschnittenen Darstellung, jeweils in einer ersten Schaltstellung,
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1b: den erfindungsgemäßen Schalter aus 1a in einer ersten und zweiten geschnittenen Darstellung, jeweils in einer zweiten Schaltstellung,
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2: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer ersten und einer zweiten Schaltstellung, jeweils in einer Schnittdarstellung
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3: eine Maschine mit einem erfindungsgemäßen Sicherungssystem in einer Seitendarstellung und in einer geschnittenen Draufsicht.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1a zeigt in einer linken Ansicht eine geschnittene Seitensicht eines erfindungsgemäßen Schalters 100. Der erfindungsgemäße Schalter umfasst ein Gehäuse 10. In dem Gehäuse 10 ist ein Betätigungselement 20 angeordnet. Das Betätigungselement 20 weist mindestens eine Bohrung 25 auf, welche das Betätigungselement 20 durchdringt. Zwischen dem Betätigungselement 20 und dem Gehäuse 10 ist ein Freiraum 30 ausgebildet, in welchem eine Feder 40 angeordnet ist. Die Feder 40 übt eine Rückstellkraft 45 auf das Betätigungselement 20 aus, so dass das Betätigungselement 20 in einer ersten Stellung 1 relativ zum Gehäuse 10 positioniert ist. Dabei drückt die Rückstellkraft 45 das Betätigungselement 20 gegen einen im Gehäuse 10 ausgebildeten Anschlag 15. Die erste Stellung 1 wird hier beispielsweise auf Höhe der Bohrung 25 festgelegt. Das Betätigungselement 20 ist im Gehäuse 10 derart geführt, dass es zwischen der ersten und einer zweiten Stellung 1, 2 transversal verschiebbar ist. Die zweite Stellung 2 ist beispielsweise auf Höhe der Bohrung 25 nach einer Verschiebung entgegen der Rückstellkraft 45 durch eine Krafteinwirkung auf das Betätigungselement 20 festgelegt. Die Krafteinwirkung F kann beispielsweise durch ein Betätigungsdorn 50 (gestrichelt dargestellt) ausgeübt werden, welcher in einer entsprechenden Öffnung 12 im Gehäuse 10 einsteckbar ist und im Gehäuse 10 geführt ist, wobei in Kontakt zum Betätigungselement 20 und der Krafteinwirkung F in Betätigungsrichtung 55 ein Verschieben des Betätigungselementes 20 in die zweite Stellung 2 bewirkt werden kann. Dies ist in 1b insbesondere aus der linken Ansicht erkennbar. Die zweite Stellung 2 des Betätigungselementes 20 relativ zum Gehäuse kann beispielsweise durch die Länge L des Betätigungsdorns 50 bestimmt sein, wobei der Betätigungsdorn 50 bei der zweiten Stellung an einem Anschlag 16 am Gehäuse 10 anliegt. Ebenso ist zu diesem Zweck auch ein vergleichbarer Anschlag 16 für das Betätigungselement 20 in der zweiten Stellung 2 denkbar. Das Betätigungselement 20 ist in vorliegendem Beispiel als Stift ausgebildet. Um das Betätigungselement verdrehsicher zu machen, kann eine Verdrehsicherung 60 im Gehäuse 10 vorgesehen werden. Im vorliegenden Fall ist eine Schraube oder ein Gewindestift seitlich durch das Gehäuse 10 geführt und trifft zumindest mit einem Teil in eine seitlich im Betätigungselement 20 eingelassene Längsnut (nicht dargestellt). Ebenso kann anstelle der Nut eine längsseitige Abflachung im Betätigungselement 20 vorgesehen sein.
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In 1a ist in der rechten Ansicht eine seitliche Schnittdarstellung an einer Position gezeigt, welche der zweiten Stellung 2 des Betätigungselementes entspricht. Es ist erkennbar, dass an dieser Stelle eine Öffnung 18 im Gehäuse 10 ausgebildet ist, welche einen Freiraum bis zum Betätigungselement 20 offenlässt. Auf der anderen Seite des Gehäuses 10 ist innerhalb des Gehäuses 10 ein lichtempfindlicher Sensor 80 eingekapselt. Ein Lichtstrahl 90, welcher von außerhalb des Gehäuses 10 durch die Öffnung 18 im Gehäuse bis zum Betätigungselement 20 gelangt, kann in der ersten Stellung 1 durch den genannten Sensor 80 nicht detektiert werden. In der ersten Stellung 1 ist nämlich ein Erfassungsbereich des Sensors 80 zur Detektion eines Lichtstrahles 90 durch das Betätigungselement 20 selbst verdeckt. Der durch die Öffnung 18 eindringende Lichtstrahl 90 kann vom Umgebungslicht stammen oder aber von einem Licht ausstrahlenden Sender 70. Dabei ist eine optische Achse 91 des Licht ausstrahlenden Senders 70 auf den Sensor 80 gerichtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Licht ausstrahlende Sender 70 in einem Abstand X zum Gehäuse 10 angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, den Licht ausstrahlenden Sender 70 auch im Gehäuse 10 zu integrieren, bevorzugt im Bereich der Öffnung 18 im Gehäuse.
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In 1b ist in der rechten Ansicht nun eine seitliche Schnittdarstellung in der zweiten Stellung 2 des Betätigungselementes 20 gezeigt. In dieser zweiten Stellung 2 ist die Bohrung 25 im Vergleich zur ersten Stellung 1 derart verschoben, dass ein durch die Öffnung 18 eindringender Lichtstrahl 90 auch durch die Bohrung 25 im Betätigungselement 20 bis zum Sensor 80 gelangt und von diesem detektiert wird.
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In 2 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Schalters 100 gezeigt. Im Vergleich zur Ausführung gemäß der 1a und 1b ist bei dieser Ausführungsvariante das Betätigungselemente 20 zwischen der ersten und der zweiten Stellung 1, 2 rotatorisch verdrehbar ausgeführt. In der linken Ansicht ist das Betätigungselement 20 in seiner ersten Stellung 1 positioniert. Dies kann beispielsweise durch eine Spiralfeder erfolgen (nicht gezeigt), welche eine Rückstellkraft auf das Betätigungselement 20 ausübt. Durch eine Linksdrehung in Betätigungsrichtung 55, alternativ durch eine Rechtsdrehung, kann durch eine Krafteinwirkung F das Betätigungselement 20 in seine zweite Stellung 2 positioniert werden. In der ersten Stellung 1 wird ein von dem Licht ausstrahlenden Sender 70 stammender Lichtstrahl 90 durch das Betätigungselement 20 unterbrochen und ist daher für den Sensor 80 nicht detektierbar. Wogegen in der zweiten Stellung 2 die Bohrung 25 im Betätigungselement 20 gegenüber der optischen Achse 91 des Senders 70 derart ausgerichtet ist, dass ein durch die Öffnung 18 bzw. durch die Bohrung 25 kommender Lichtstrahl 90 durch den Sensor 80 detektierbar ist.
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Insgesamt kann der Schalter 100 Teil eines Sicherungssystems sein zur Überwachung eines zulässigen Arbeitsbetriebes einer Maschine oder einer Vorrichtung. Hierzu ist der Betätigungsdorn 50 beispielsweise an einem Sicherungselement 210 befestigt. Das Sicherungselement 210 ist dafür vorgesehen, einen Gefahrenbereich der Maschine oder der Vorrichtung abzusichern.
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In 3 ist eine Maschine 150 gezeigt, welche eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sicherungssystems 200 umfasst. Die obere Ansicht zeigt die Maschine 150 in einer Seitenansicht und in der unteren Ansicht in einer Draufsicht. Die Maschine 150 weist ein Maschinengestellt 160 auf, welches einen Prozessraum 170 umschließt. Innerhalb des Prozessraums 170 ist eine Prozesseinheit 180 angeordnet, welche in Abhängigkeit des Anwendungsfalles der Maschine 150 definierte Prozessschritte ausführt. Der Prozessraum 170 ist als Gefahrenbereich ausgewiesen. Hierzu sind alle Öffnungen, welche einen Zugang zum Prozessraum 170 erlauben, durch geeignete Maßnahmen verschlossen. Hierzu gibt es feste Verkleidungsteile 165, die einen Teil der Öffnungen verschließen, in dem sie beispielsweise mittels Befestigungselementen von außen an dem Maschinengestell 160 befestigt sind. Üblicherweise ist eine Demontage dieser festen Verkleidungsteile 165 nicht vorgesehen. An einer Seite 155 der Maschine 150 können an definierten Stellen 155a, 155b, 155c verschiedene Zusatzmodule an die Maschine 150 angeschlossen werden. So ist beispielsweise ein Zuführmodul 190 an der zweiten Stelle 155b vorgesehen, welche Zuführteile über ein Zuführband 192 zur Prozesseinheit 180 bringt. Eine Öffnung zum Prozessraum 170 wird durch das Zuführmodul 190 vollständig verschlossen, so dass ein Zugang in den Gefahrenbereich nicht möglich ist. Im konkreten Anwendungsfall der Maschine 150 sind keine weiteren Zusatzmodule vorgesehen, so dass die an den Stellen 155a und 155c vorliegenden Öffnungen zum Prozessraum 170 durch Sicherungselemente 210, beispielsweise Abdeckungen aus Plexiglas, lösbar verschlossen sind. Ob die Öffnungen zum Prozessraum 170 an den definierten Stellen 155a, 155b, 155c in vorgesehener Weise verschlossen sind, wird durch ein erfindungsgemäß vorgesehenes Sicherungssystem 200 überwacht. Hierzu sind an den Sicherungselementen 210 und dem Zuführmodul 190 jeweils mindestens ein Betätigungsdorn 50 vorgesehen. Diese wirken mit einem entsprechend ausgeführten erfindungsgemäßen Schalter 100 zusammen. Der erfindungsgemäße Schalter ist beispielsweise gebildet durch ein Gehäuse 10 in Form einer Leiste. Diese ist auf der Seite der Sicherungselemente 210 und dem Prozessmodul 190 an der Maschine 150, beispielsweise am Maschinengestell 160, angeordnet. In die Leiste 10 sind mehrere Betätigungselemente 20 eingebracht, welche parallel zueinander beabstandet sind und jeweils durch eine Krafteinwirkung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung relativ zur Leiste 10 positionierbar sind. Das erfindungsgemäße Sicherungssystem 200 umfasst ferner einen Licht ausstrahlenden Sender 70, insbesondere einen Laser, und einen lichtempfindlichen Sensor 80. Beide sind jeweils zu einem der äußeren der parallel zueinander beabstandeten Betätigungselementen 20 an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Maschine 150 angeordnet. Eine optische Achse 91 des Licht ausstrahlenden Senders 70 ist auf den Sensor 80 gerichtet. Um die einzelnen Öffnungen zum Prozessraum 170 zu verschließen, müssen die jeweiligen an den Sicherungselementen 210 und dem Zuführmodul 190 angebrachten Betätigungsdorne 50 in entsprechende Öffnungen der Leiste 10 eingebracht werden. Im konkreten Beispiel sind an den Sicherungselementen 210 und dem Zuführmodul 190 insgesamt jeweils 2 Betätigungsdorne 50 vorgesehen. Beim Einbringen der Betätigungsdorne 50 in die jeweilige Öffnung der Leiste gelangen diese in Kontakt mit jeweils einem der in der Leiste parallel zueinander angeordneten Betätigungselemente 20 und üben auf diese jeweils eine Kraftwirkung F derart aus, dass die jeweiligen Betätigungselemente 20 in deren zweite Stellung positioniert werden. Der Ausschnitt A zeigt exemplarisch die Zuordnung einer der Betätigungsdorne 50 zu einem dem Betätigungsdorn 50 zugeordneten Betätigungselement 20. Sind alle Sicherungselemente 210 und das Zuführmodul 190 korrekt an der Maschine angebracht, indem die jeweilige Öffnung zum Prozessraum in vorgesehener Weise verschlossen ist, entspricht der Ausschnitt A jeweils einer Position des Betätigungselementes 20 in seiner zweiten Stellung 2, wie in 1b gezeigt. Hierbei liegt insgesamt ein Zustand des Sicherungssystems 200 vor, bei welchen ein vom Licht ausstrahlenden Senders 70 stammender Lichtstrahl 90 durch die jeweils eine Bohrung 25 aller Betätigungselemente 20 bis zum Sensor 80 gelangen kann und von diesem detektierbar ist. Dadurch kann das Sicherungssystem 200 eine Freigabe des Arbeitsbetriebes der Maschine 150 bewirken. Dagegen ist ein Arbeitsbetrieb durch das Sicherungssystem 200 gesperrt, wenn eines der Sicherungselemente 210 und/oder das Zuführmodul nicht korrekt an der Maschine 150 angebracht sind oder vollständig fehlen, so dass eine Öffnung zum Prozessraum 170 unverschlossen bleibt. In einem solchen Zustand entspricht der Ausschnitt A jeweils einer Positionierung des Betätigungselementes 20 in seiner ersten Stellung 1, wie in 1a dargestellt. Dabei ist eine Detektion eines Lichtstrahls 90 des Licht ausstrahlenden Senders 70 durch den Sensor 80 verhindert. Der Lichtstrahl 90 wird von zumindest einem Betätigungselement 20 unterbrochen, bevor dieser bis zum Sensor 80 gelangen kann.
