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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung.
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Derartige Sicherheitseinrichtungen werden im Bereich der Sicherheitstechnik insbesondere im Bereich der Maschinensicherheit eingesetzt.
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Eine typische Überwachungsfunktion einer Sicherheitseinrichtung besteht in der Überwachung einer trennenden Schutzeinrichtung, wie z.B. einer Schutztür, über welche ein Zugang zu einem Gefahrenbereich an einer Maschine oder Anlage ermöglicht wird.
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Bekannte Sicherheitseinrichtungen weisen Sicherheitsschalter auf.
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Der Betrieb einer gefahrbringenden Anlage innerhalb des Gefahrenbereichs wird von einer Sicherheitssteuerung nur dann freigegeben, wenn mit dem Sicherheitsschalter festgestellt wird, dass sich die trennende Schutzeinrichtung in ihrer Schließstellung befindet. Hierzu kann der Sicherheitsschalter beispielsweise eine RFID-Einheit aufweisen, mit der ein der trennenden Schutzeinrichtung zugeordneter Transponder erfasst wird. Die Funktionalität des Sicherheitsschalters kann durch eine Zuhaltung erweitert werden, die die trennende Schutzeinrichtung in ihrer Schließstellung verriegelt. Die Zuhaltung der trennenden Schutzeinrichtung erfolgt derart, dass ein Zuhalteelement der Zuhaltevorrichtung, insbesondere ein Zuhaltebolzen in eine Sperrstellung eingefahren wird. Zum Einfahren des Zuhalteeelements in die Sperrstellung ist ein elektrischer oder elektromagnetischer Antrieb vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Sicherheitseinrichtung mit hoher Flexibilität und Funktionalität bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung wird im Bereich der Sicherheitstechnik, insbesondere im Bereich der Maschinensicherheit eingesetzt und weist hierzu vorteilhaft einen den normativen Anforderungen entsprechenden fehlersicheren Aufbau auf.
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Die Sicherheitseinrichtung umfasst ein mit einem Betätiger zusammenwirkendes Sicherheitsmodul. Das Sicherheitsmodul mit dem Betätiger kann zur Sicherung einer trennenden Schutzeinrichtung dienen.
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Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der trennenden Schutzeinrichtung um eine Schutztür, die einen Zugang zu einem Gefahrenbereich einer Maschine der Anlage verschließen kann. Generell kann es sich bei der trennenden Schutzeinrichtung auch um eine Klappe, eine Tür oder dergleichen handeln.
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Als Sicherheitsmodul kann die Sicherheitseinrichtung prinzipiell ein Sensormodul, ein Zuhaltemodul, einen Aktor, ein Steuer- und Auswertemodul oder dergleichen umfassen.
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Besonders vorteilhaft ist das Sicherheitsmodul als Sicherheitsschalter ausgebildet.
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Mit dem Sicherheitsschalter wird kontrolliert, ob sich der Betätiger in seiner Schließstellung befindet. Hierzu kann der Sicherheitsschalter eine RFID-Einheit aufweisen, mit der aus einem Transponder im Betätiger Daten ausgelesen werden können, wenn sich der Betätiger in seiner Schließstellung am Sicherheitsschalter befindet.
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Wird mit einem derartigen Sicherheitsschalter eine trennende Schutzeinrichtung als Zugang zu einem Gefahrenbereich an einer Anlage abgesichert, wird der Betrieb der Anlage nur dann freigegen, wenn mit dem Sicherheitsschalter festgestellt wird, dass sich der Betätiger und damit die trennende Schutzeinrichtung, an welcher der Betätiger angebracht ist, in seiner Schließstellung befindet und diese Schließstellung mit einer Zuhaltevorrichtung verriegelt ist.
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Die erfindungsgemäße Zuhaltevorrichtung weist zwei jeweils um eine Drehachse drehbare Zuhaltekörper auf. In einer ersten Drehstellung geben die Zuhaltekörper die Betätigeraufnahme im Sicherheitsmodul frei, so dass das Betätigerelement des Betätigers in die Betätigeraufnahme eingeführt werden kann, wodurch der Betätiger in seine Schließstellung eingebracht ist.
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Danach werden die Zuhaltekörper jeweils in eine zweite Drehstellung gebracht, in der die Zuhaltekörper das Betätigerelement verriegeln und so die Zuhaltung des Betätigers bewirken.
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Die Zuhaltung bleibt auch im stromlosen Zustand des Sicherheitsschalters erhalten, d.h. sie ist selbsthemmend.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zuhaltevorrichtung besteht darin, dass die Zuhaltekörper in ihren ersten Drehstellungen die Betätigeraufnahme völlig freigeben, so dass das Betätigerelement ungehindert dort eingefahren werden kann. Der Bewegungsfreiheitsgrad des Betätigers bzw. dessen Betätigerelements kann dabei beliebig groß gewählt werden.
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In ihrer zweiten Drehstellung verriegeln die Zuhaltekörper das Betätigerelement sicher, vorzugsweise durch einen Formschluss. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass ein kraftarmes Blockieren des Betätigerelements bewirkt wird, da Drehlagerungen des Zuhaltekörpers die wirkenden Kräfte bei Bewirken der Zuhaltung aufnehmen können.
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Die erfindungsgemäße Zuhaltevorrichtung weist damit einen robusten Aufbau auf und bewirkt zudem eine sichere, reproduzierbare Zuhaltung des Betätigers.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Betätigerelement einen Schaft auf an dessen freiem Ende ein Endsegment anschließt, das gegenüber dem Schaft verbreitert ist.
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Insbesondere ist der Schaft zylinderförmig ausgebildet und das Endsegment kugelförmig ausgebildet.
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Der Schaft kann von einen zylindrischen Massivteil oder einem Drahtseil, das zur Längsrichtung auslenkbar ist, gebildet sein.
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Weiter vorteilhaft weist die Betätigeraufnahme eine an einer Seitenwand des Sicherheitsmoduls ausmündende Öffnung auf.
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Der Durchmesser der Betätigeraufnahme bzw. der Öffnung ist an den Außendurchmesser des Endsegments so angepasst, dass bei Einbringen des Betätigers in seine Schließstellung das Endsegment mit geringem Spiel in die Betätigeraufnahme bzw. deren Öffnung eingeführt werden kann.
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Die Zuhaltekörper befinden sich dann in ihren ersten Drehstellungen, so dass sie die Betätigeraufnahme bzw. die Öffnung völlig freigeben.
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Befindet sich der Betätiger in einer Schließstellung werden die Zuhaltekörper in ihre zweiten Drehstellungen eingebracht, so dass diese in die Betätigeraufnahme bzw. Öffnung ragen und dicht, d.h formschlüssig am Schaft des Betätigerelements anliegen. Da das Endsegment gegenüber dem Schaft verbreitert ist, ist das Betätigerelement gegen ein Herauslösen aus der Betätigeraufnahme gesichert, so dass eine sichere Zuhaltung bewirkt ist.
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Vorteilhaft grenzen die Zuhaltekörper an gegenüberliegende Randbereiche der Betätigeraufnahme an.
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Die Zuhaltekörper sind dann in ihren zweiten Drehstellungen von gegenüberliegenden Seiten gegen den Schaft des Betätigerelements geführt und sichern so das Betätigerelement besonders sicher gegen ein Herauslösen aus der Betätigeraufnahme.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Zuhaltekörper jeweils von einer Walze gebildet.
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Die so ausgebildeten Zuhaltekörper weisen einen kompakten, robusten Aufbau auf. Die längsseitigen Enden sind an ihren längsseitigen Enden drehbar gelagert. Die wirkenden Kräfte werden über die Drehlagerungen in das Gehäuse des Sicherheitsmoduls abgeleitet.
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Vorteilhaft sind die Walzen identisch ausgebildet, wobei die Längsachsen der Walzen parallel in Abstand zueinander verlaufen.
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Besonders vorteilhaft weist jede Walze einen zylindrischen Grundkörper auf, in welchem eine eine Einführgeometrie bildende Aussparung vorhanden ist.
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Dabei sind zweckmäßig die Einführgeometrien an die Konturen der Betätigeraufnahme angepasst.
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Die Funktionsweise der so ausgebildeten Zuhaltevorrichtung ist dann derart, dass in einer Freigabestellung die Einführgeometrien der Walzen der Betätigeraufnahme zugewandt sind, so dass die Betätigeraufnahme freiliegt.
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Demgegenüber ragen in einer Sperrstellung die Grundkörper in die Betätigeraufnahme und verriegeln dadurch das Betätigerelement.
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In der Sperrstellung liegen die Grundkörper der Walzen beidseitig am Schaft des Betätigerelements an.
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Vorteilhaft sind die Zuhaltekörper jeweils durch ein Stellelement in Drehbewegungen versetzbar.
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Dabei können rotatorische oder translatorische Stellelemente vorgesehen sein.
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Ein rotatorisches Stellelement kann ein Getriebe eines Antriebs oder ein stirnseitig an der Walze angeordnetes Zahnrad, das mit einem Antrieb angetrieben wird, sein.
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Ein translatorisches Stellelement kann eine Zahnstange sein.
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Generell werden die Walzen oder generell Zuhaltekörper mit Stellelementen in gegensinnige Rotationsbewegungen versetzt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Sicherheitseinrichtung eine kaskadierte Mehrfachanordnung von Betätigern und Zuhaltevorrichtungen auf.
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In diesem Fall sind den Zuhaltekörpern zugeordnete Stellelemente mit einer übergeordneten Stelleinheit betätigbar.
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Mit der übergeordneten Stelleinheit können somit alle Stellelemente der Zuhaltekörper der einzelnen Zuhaltevorrichtungen simultan betätigt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Betätigeraufnahme ein Langloch.
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Gemäß einer ersten Variante ist die Länge des Langlochs für einen Toleranzausgleich unterschiedlicher Positionen des Betätigerelements ausgebildet.
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Ist beispielsweise der Betätiger an einer trennenden Schutzeinrichtung wie einer Schutztür oder dergleichen montiert, so ist die Position des Betätigers generell toleranzbehaftet. Zum Ausgleich dieser Toleranzen ist die Betätigeraufnahme in Form eines Langlochs, dessen Länge entsprechend der auftretenden Tolenzen dimensioniert ist, ausgebildet.
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Gemäß einer zweiten Variante ist die Länge des Langlochs für die Aufnahme mehrerer Betätigerelemente ausgebildet.
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Damit kann eine Mehrfachanordnung von Betätigern einer Betätigeraufnahme eines Sicherheitsschalters zugeordnet sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung für eine trennende Schutzeinrichtung.
- 2: Einzeldarstellung des Sicherheitsschalters der Sicherheitseinrichtung gemäß 1.
- 3: Perspektivische Darstellung des Betätigers der Sicherheitseinrichtung gemäß 1 mit Zuhaltekörpern einer Zuhaltevorrichtung in einer Freigabestellung.
- 4: Perspektivische Darstellung des Betätigers der Sicherheitseinrichtung gemäß 1 mit Zuhaltekörpern einer Zuhaltevorrichtung in einer Schließstellung.
- 5: Anordnung gemäß 3 in einer Schnittdarstellung.
- 6: Anordnung gemäß 4 in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt schematisch eine Sicherheitseinrichtung 1 für eine trennende Schutzeinrichtung 2, in Form einer Schutztür mit der ein Zugang zu einem Gefahrenbereich 3 an einer Anlage 4 verschlossen oder geöffnet werden kann. Die Sicherheitseinrichtung 1 überwacht die trennende Schutzeinrichtung 2 und generiert abhängig hiervon Ausgangssignale mit der der Betrieb einer Sicherheitssteuerung 5 der Anlage 4 gesteuert wird.
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Die trennende Schutzeinrichtung 2 ist in einer Umzäunung 6 integriert, die den Gefahrenbereich 3 umgibt.
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Die Sicherheitseinrichtung 1 umfasst einen stationär an der Umzäunung 6 angeordneten Sicherheitsschalter 7 und einen an der trennenden Schutzeinrichtung 2 angeordneten Betätiger 8. Der Sicherheitsschalter 7 weist eine Zuhaltevorrichtung auf. Zudem ist in dem Sicherheitsschalter 7 eine RFID-Leseeinheit integriert. Im Betätiger 8 befindet sich ein Transponder.
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Befindet sich die trennende Schutzeinrichtung 2 und damit auch der Betätiger 8 in einer Schließstellung, befindet sich der Transponder im Lesebereich der RFID-Leseeinheit, so dass dann diese Daten aus dem Transponder auslesen kann. Nur wenn mit dem Sicherheitsschalter 7 die Schließstellung durch Auslesen der Daten aus dem Transponder detektiert wird und wenn der Betätiger 8 mit der Zuhaltevorrichtung in der Schließstellung verriegelt ist, generiert der Sicherheitsschalter 7 ein Ausgangssignal mit dem der Betrieb der Anlage 4 freigegeben wird.
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2 zeigt den Sicherheitsschalter 7 der Sicherheitseinrichtung 1 in einer Einzeldarstellung.
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Der Sicherheitsschalter 7 weist ein Gehäuse 7a auf, an welchem ein Steckeranschluss 9 vorgesehen ist. An einer Seitenwand des Gehäuses 7a mündet eine Betätigeraufnahme 10 aus, die im vorliegenden Fall in Form einer kreiszylindrischen Öffnung ausgebildet ist.
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Die 3 und 4 zeigen den Betätiger 8 mit Komponenten der Zuhaltevorrichtung, die im Sicherheitsschalter 7 integriert ist. Die 5 und 6 zeigen Schnittdarstellungen der Anordnungen gemäß den 3 und 4.
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Wie aus den 3 und 4 ersichtlich weist der Betätiger 8 einen Betätigerkopf 11 und ein Betätigerelement 12 auf. Der Betätiger 8 wird mit dem Betätigerkopf 11 an der trennenden Schutzeinrichtung 2 montiert. Das Betätigerelement 12 weist einen zylindrischen Schaft 13 auf, der an einem längsseitigen Ende mit dem Betätigerkopf 11 verbunden ist. Am anderen Ende des Schafts 13 schließt ein kugelförmiges Endsegment 14 an, das gegenüber dem Schaft 13 verbreitert ist.
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Zum Einführen des Betätigers 8 in seine Schließstellung wird das Betätigerelement 12 in die Betätigeraufnahme 10 eingeführt (3, 5). Der Außendurchmesser des Endsegments 14 ist an den Innendurchmesser der Betätigeraufnahme 10 angepasst, so dass alles mit geringem Spiel zur Wand 10a der Betätigeraufnahme 10 geführt ist.
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Im Bereich der Betätigeraufnahme 10 sind zwei Zuhaltekörper in Form von Walzen 15a, 15b als Bestandteile der Zuhaltevorrichtung angeordnet. Die Walzen 15a, 15b schließen an gegenüberliegende Rundsegmente der Betätigeraufnahme 10 an.
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Die Walzen 15a, 15b sind identisch ausgebildet. Die Längsachsen der Walzen 15a, 15b verlaufen parallel in Abstand zueinander und senkrecht zur Längsachse der Betätigeraufnahme 10.
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An einem längsseitigen Ende jeder Walze 15a, 15b befindet sich ein Zahnrad 16a, 16b das ein rotatives Stellelement bildet. Die Zahnräder (16a, 16b) werden mittels eines nicht dargestellten Antriebs, beispielweise eines Elektromotors angetrieben, so dass die Walzen 15a, 15b Drehbewegungen um ihre Längsachsen ausführen können. Die Drehbewegungen der Walzen 15a, 15b sind gegensinnig, d.h. entgegengesetzt.
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Jede Walze 15a, 15b weist einen zylindrischen Grundkörper auf, in welchem eine Einführgeometrie 17a, 17b in Form einer Aussparung vorhanden ist. Die Konturen der Einführgeometrien 17a, 17b sind an die Konturen der Betätigeraufnahme 10 angepasst.
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Die 3 und 5 zeigen die Walzen 15a, 15b in ihrer Freigabestellung. In dieser Freigabestellung sind die Einführgeometrien 17a, 17b der Walzen 15a, 15b der Betätigeraufnahme 10 zugewandt. Die Positionen der Walzen 15a, 15b und die Einführgeometrien 17a, 17b sind so auf die Betätigeraufnahme 10 abgestimmt, dass in der Freigabestellung die Betätigeraufnahme 10 freiliegt, d.h. die Walzen 15a, 15b ragen nicht in die Betätigeraufnahme 10.
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In dieser Freigabestellung der Walzen 15a, 15b wird das Betätigerelement 12 in die Betätigeraufnahme 10 eingeführt, bis der Betätiger 8 in der Schließstellung ist. Dies ist in 5 dargestellt.
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Zur Bewirkung der Zuhaltung werden die Walzen 15a, 15b in ihre Sperrstellung gedreht (4 und 6). In der Sperrstellung ragen die zylindrischen Grundkörper der Walzen 15a, 15b in die Betätigeraufnahme 10 und liegen dicht, insbesondere formschlüssig am Schaft 13 des Betätigerelements 12 an, wie aus den 4 und 6 ersichtlich. Da das Endsegment 14 gegenüber dem Schaft 13 des Betätigerelements 12 verbreitert ist, kann das Betätigerelement 12 nicht aus der Betätigeraufnahme 10 gezogen werden, da die Walzen 15a, 15b in der Sperrstellung das Endsegment 14 blockieren. Somit ist die Zuhaltung bewirkt. Diese Zuhaltung bleibt auch im stromlosen Zustand des Sicherheitsschalters 7, d.h. bei Ausfall des oder der Antriebe der Walzen 15a, 15b erhalten, d.h. die Zuhaltung ist selbsthemmend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherheitseinrichtung
- 2
- Schutzeinrichtung
- 3
- Gefahrenbereich
- 4
- Anlage
- 5
- Sicherheitssteuerung
- 6
- Umzäunung
- 7
- Sicherheitsschalter
- 7a
- Gehäuse
- 8
- Betätiger
- 9
- Steckeranschluss
- 10
- Betätigeraufnahme
- 10a
- Wand
- 11
- Betätigerknopf
- 12
- Betätigerelement
- 13
- Schaft
- 14
- Endsegment
- 15a, 15b
- Walze
- 16a, 16b
- Zahnrad
- 17a, 17b
- Einführgeometrie
