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Sicherheitsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Maschinen mit
wenigstens einem beweglichen, von einer Antriebseinrichtung angetriebenen Element,
das mittels einer entfernbaren, eine Zugangsöffnung und einen maschinenfesten Teil
überdeckenden Abdeckung berührungssicher abdeckbar ist, zum Verhindern eines Öffnens
der Zugangsöffnung während des Nachlaufens des beweglichen Elementes nach dem Abschalten
der Antriebseinrichtung und eines Einschaltens der Antriebseinrichtung vor dem Verschließen
der Zugangsöffnung.
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Bei Maschinen dieser Art, zu denen hier auch Geräte und Apparate gerechnet
werden, beispielsweise Zerkleinerungsmaschinen und Fördereinrichtungen, treten immer
wieder Unfälle dadurch auf, daß die Bedienungsperson mit einem oder mehreren sich
bewegenden Maschinenteilen in Berührung kommt, sei es, daß die Abdeckung noch vor
dem Stillstand der Maschine nach einer Abschaltung abgenommen wird, sei es, daß
die Maschine eingeschaltet wird, ehe die Zugangsöffnung ordnungsgemäR verschlossen
worden ist. Es sollte deshalb jede derartige Maschine mit einer Sicherungsvorrichtung
ausgerüstet sein, welche einen Zugang zu den beweglichen Maschinenteilen verhindert,
während diese sich bewegen. Vorgeschrieben wird die Verwendung solcher Sicherheitsvorrichtungen
allerdings derzeit erst von der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie.
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Eine Sicherheitsvorrichtung der eingangs genannten Art est zwar bereits
bekannt. Diese Vorrichtung ist aber relativ aufwendig, was die Einsatzmöglichkeit
beeinträchtigt. Sowohl der Schalter der Antriebs einrichtung als auch eine Verriegelungsvorrichtung
für die abdeckung müssen je mit einem Schloß versehen werden, von dem die Schlüssel
nur im geschlossenen Zustand abgezogen werden können.
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Parallelschlösser mit gleicher Schließung zu diesen beiden Schlössern
unterschiedlicher Schließung sind in ein Zeitsteuergerät mit Zeitschaltwerk eingebaut.
Ehe die Abdeckung der Maschine entfernt werden kann, muß der den Antrieb steuernde
Schalter in die Ausschaltstellung gebracht werden, damit der Schlüssel aus dem zugehörigen
Schloß abgezogen werden kann. Dieser Schlüssel wird dann in das zugehörige Parallelschloß
eingesteckt, was Voraussetzung
dafür ist, daß das Zeitschaltwerk
in Tätigkeit gesetzt werden kann. Nach Ablauf der gewählten Verzögerungszeit gibt
das Zeitschaltwerk den im anderen Parallelschloß steckenden Schlüssel frei, mit
dem die Verriegelung der Abdeckung geöffnet werden kann.
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Da der Schlüssel für den Schalter solange nicht aus dem Parallelschloß
abgezogen werden kann, als der Schlüssel für die Verriegelung der Abdeckung nicht
in sein Parallelschloß eingesteckt ist, ist auch eine Einschaltung der Maschine
bei geöffneter Abdeckung ausgeschlossen, es sei denn, daß Zweitschlüssel verwendet
werden, mit Hilfe deren natürlich die Abdeckung auch entfernt werden kann, ehe die
Maschine zum Stillstand gekommen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung
zu schaffen, die wesentlich einfacher als diese bekannte Sicherheitsvorrichtung
ausgebildet ist, dennoch aber leicht zu bedienen ist und die an eine Sicherheitsvorrichtung
zu stellenden Anforderungen vollständig erfüllt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen die Antriebseinrichtung
steuernden Schalter und eine diesm betätigende Schraube, die in Richtung ihrer Längsachse
relativ zum Schalter zwischen einem Bereich, in dem der Schalter in der einen Schaltstellung
und einem Bereich, in dem der Schalter in der anderen Schaltstellung steht, bewegbar
ist, in miteinander fluchtende Kanäle der Abdeckung und des maschinenfesten Teils
einsetzbar ist, von denen der eine als Bohrung mit einem an das Gewinde der Schraube
angepaßten Gewinde versehen ist, und deren Gewinde eine solche Länge und Steigung
aufweist, daß die Zeit, die mindestens erforderlich ist, um die Schraube vom Umschaltpunkt
des Schalters an so weit aus der Gewindebohrung heraus zudrehen, daß die Abdeckung
den Zugang zu dem beweglichen Element freigibt, größer ist als die Nachlaufzeit
des Elementes.
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Sowohl die Schraube als auch der Schalter, welcher bei geringen Leistungen
den Schalter der Antriebseinrichtung ersetzen kann und bei höheren Leistungen zweckmäßigerweise
den Schalter der Antriebseinrichtung steuert, sind Teile, welche mit geringen Kosten
hergestellt oder auf dem Markt erhältlich sind. Ferner ist die Bedienung
einfach,
weil hierzu nur die Schraube in die zugeordnete Gewindebohrung eingedreht oder aus
ihr herausgedreht zu werden braucht. Dennoch werden die Sicherheitsanforderungen
erfüllt, da die Schraube selbst die Abdeckung mechanisch verriegelt und ein Entfernen
der Abdeckung erst zuläßt, wenn die Schraube genügend weit aus der zugeordneten
Gewindebohrung herausgedreht ist, wozu die durch die Steigung und die Länge des
Gewindes der Schraube bedingte Mindestzeit notwendig ist. Umgekehrt ist ein Einschalten
der Antriebseinrichtung erst dann möglich, wenn die Abdeckung mittels der Schraube
mit dem maschinenfesten Teil verbunden ist, da erst dann der von der Schraube betätigte
Schalter das Einschalten des Antriebes zuläßt. Sofern eine Verriegelung der Abdeckung
in der geschlossenen Stellung mittels einer oder mehrerer Schrauben vorgesehen oder
möglich ist, wird zweckmäßigerweise eine dieser Schrauben durch die Schraube der
Sicherheitsvorrichtung gebildet.
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Selbstverständlich kann die Schraube der Sicherheitsvorrichtung aber
auch zusätzlich zu anderen Schrauben oder mechanischen Verriegelungselementen Anwendung
finden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schraube eine sich beim
Eindrehen der Schraube in die Gewindebohrung mehr und mehr spannende Feder zugeordnet,
die vorzugsweise als eine den Schaft der Schraube umfassende Schraubenfeder ausgebildet
ist. Eine solche Feder verhindert bei geeigneter Dimensionierung, daß die Abdeckung
schon abgehoben oder teilweise entfernt werden kann, ehe die Schraube genügend weit
aus der zugeordneten Gewindebohrung herausgedreht ist;und daß die Schraube ohne/die
Gewindebohrung eingeschraubt zu werden so weit in ihrer Längsrichtung relativ zum
Schalter bewegt werden kann, daß dieser in die ein Einschalten der Antriebseinrichtung
zulassende Stellung gebracht wird. Die Feder verhindert also in einfacher Weise,
daß die Bedienungsperson durch eine unsachgemäße Handhabung der Sicherheitsvorrichtung
diese unwirksam oder teilweise unwirksam machen kann.
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Vorzugsweise ist ein zumindest den Schaft der Schraube drehbar und
längsverschiebb;'r aufnehmender Halter vorgesehen. An diesem Halter kann der Schalter
befestigt werden, wodurch unerwünschte Bewegungsmdglichkeitdn der Schraube relativ
zum Schalter in einfacher Weise
ausgeschlossen werden und die gesamte
Vorrichtung eine komplette Baugruppe bildet. Natürlich kann es Anwendungsfälle geben,
in denen eine Befestigung des Schalters an einem anderen Bauteil, beispielsweise
an der Abdeckung oder dem maschinenfesten Teil, vorteilhafter sein kann. Jedoch
muß dann dafür Sorge getragen werden, daß der Schalter nicht mittels eines anderen
Gegenstandes als der Schraube betätigt werden kann.
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Da eine Betätigung des Schalters durch die Längsverschiebung der Schraube
konstruktiv besonders einfach ist, ist es vorteilhaft, als Schalter einen Grenztaster
vorzusehen. -Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung eines induktiven Annäherungsschalters,
da dieser auf eine Berührung mit der Hand nicht anspricht und auch gegen Schwingungen
unempfindlich ist.
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Sind der Schalter und die Schraube nicht durch einen Halter miteinander
verbunden, dann läßt sich in einfacher Weise der Schalter mittels des Schraubenendes
betätigen. Der Schalter braucht hierzu beispielsweise nur auf die Gewindebohrung
ausgerichtet oder in diese ein Stück weit eingeschraubt zu werden. Ist der Schalter
am Halter befestigt, dann ist es jedoch zweckmäßig, ihn mittels des Schraubenkopfes
zu betätigen.
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Damit die Schraube ohne Werkzeuge betätigt werden kann, ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Abschnitt des Schraubenkopfes als Handrad
ausgebildet, wobei der Durchmesser des Handrades die Zeit beeinflußt, die erforderlich
ist, um die Schraube so weit aus der zugeordneten Gewindebohrung herauszudrehen,
daß die Abdeckung entfernt werden kann. Da die durch die Gewindelänge und die Gewindesteigung
bedingte Zeitverzögerung beim Einschalten der Maschine nicht benötigt wird oder
sogar störend in Erscheinung tritt, werden vorteilhafterweise zwei Handräder mit
unterschiedlich großem Durchmesser vorgesehen. Um sicherzustellen, daß das Handrad
mit dem kleineren Durchmesser nur fUr das Eindrehen der Schraube und nicht auch
dazu verwendet wird, um die Schraube schneller als wit Hilfe des größeren Handrades
aus der Gewindebohrung herausdrehen zu können, kann man das Handrad mit dem kleineren
Durchmesser über ein Gesperre mit dem zweiten Handrad kuppeln,
welches
bei einer Drehung des zweiten Handrades im Sinne des Lösens der Schraube frei läuft.
Anstelle eines solchen Gesperres oder Freilaufes kann man aber auch eine an der
Schraube angreifende Bremse vorsehen, die vorzugsweise in der Einschraubrichtung
ein geringeres Bremsmoment als in der Löserichtung ergibt. Man kann dann das Bremsmoment
und den Durchmesser der beiden Handräder so wählen, daß das am kleineren Handrad
aufbringbare Drehmor.:ent nur zum Eindrehen der Schraube, nicht aber auch zum Herausdrehen'der
Schraube aus der Gewindebohrung ausreicht. Eine derartige Bremse stellt aber auch
ein besonders einfaches Mittel dar, um durch die Festlegung des erforderlichen Drehmomentes
die Zeit zu beeinflussen, welche für das Herausdrehen der Schraube aus der Gewindebohrung
benötigt wird. Außerdem verhindert eine solche Bremse, daß das Schwungmoment der
Schraube beim Schraubvorgang ausgenutzt werden kann.
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Um zu verhindern, daß absichtlich oder unabsichtlich in den Spalt
zwischen dem Schalter und dem ihn betätigenden Teil der Schraube ein Gegenstand
gelangt, der den Schaltpunkt verändert oder eine Betätigung des Schalters unabhängig
von der Position der Schraube ermöglicht, kann man eine diesen Spalt abdeckende,
vorzugsweise fest mit dem Halter verbundene Schutzhülse vorsehen. Die Vorrichtung
ist dann auch insoweit gegen Störeinflüsse gesichert.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der
Fig. 1, Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Länprschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 einen L3ngsschnitt eines dritten AusfUhrungsbeispiels.
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Eine im einzelnen nicht dargestellte Maschine, beispielsweise eine
Zerkleinerungsmaschine, weist eine in Fig. 1 unvollständig dargestellte Zugangsöffnung
1 auf. Greift eine Bedienungsperson durch diese Zugangsöffnung hindurch, dann kann
sie mit Maschinenteilen, beispielsweise Zerkleinerungswerkzeugen, in Berührung kommen,
welche von einer ebenfalls nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben werden.
Die Zugangsöffnung 1 ist deshalb mittels eines im Ausführungsbeispiel klappbaren
Deckels 2 verschließbar, dessen Rand 2' auf einem Flansch 3 des Maschinengehäuses
4 aufliegt, wenn der Deckel geschlossen ist.
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Um zu verhindern, daß der Rand 2' vom Flansch 3 abgehoben werden kann,
ehe die durch die Zugangsöffnung 1 zugänglichen Maschinenteile nach dem Abschalten
der Antriebseinrichtung zum Stillstand gekommen sind, und um ein Einschalten der
Antriebseinrichtung unmöglich zu machen, solange der Deckel 2 nicht auf dem Flansch
3 aufliegt, ist ein als Ganzes mit 5 bezeichnete Sicherheitsvorrichtung vorgesehen.
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Die Sicherheitsvorrichtung 5 weist eine Schraube 6 auf, welche durch
einen nach außen offenen Schlitz 7 im Flansch 3 hindurch in eine Gewindebohrung
8 im Rand 2' des Deckels 2 eindrehbar ist und im eingeschraubten Zustand den Deckel
2 in der geschlossenen Stellung mechanisch verriegelt. Die Schraube 6 ist drehbar
und längsverschiebbar in einem als Ganzes mit 9 hezeichneten Halter geführt, der
aus einer den Schaft der Schraube 6 im Abstand umgebenden Hülse 10 und zwei an deren
beiden Stirnflchen anliegen--den und mit ihr fest verbundenen Platten 11 und 12
besteht. Die beiden letzteren sind je mit einer zentralen Durchgangsbohrung für
die Schraube 6 versehen. Die nach außen weisende Fläche der Platte 11 bildet die
am Flansch 3 auf der dem Deckel 2 abgekehrten Seite anliegende Anlagefläche des
Halters 9.
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Die Platte 12 ist, wie Fig. 2 zeigt, mit einer bezüglich der - - -
- iiegenaen - - - -isangsacnse aer schraube lotrecht/t3öhrung 13 versehen, welche
die zentrale Durchgar:gsbohrung für die Schraube 6 außerhalb von deren Zentrum schneidet.
In der Bohrung 13 ist längsverschiebbar und
mittels einer Feder
14 belastet ein Bremskörper 15 angeordnet, der mit einer abgeschrägten Fläche 15'
an der Schraube 6 anliegt. Das durch die abgeschrägte Fläche 15' keilförmige Ende
des Bremskörpers 15 hat zur Folge, daß in der einen Drehrichtung, bei einer Blickrichtung
gemäß Fig. 2 einer Drehung im Uhrzeigersinn, ein Selkstverstärkungseffekt und damit
ein wesentlich höheres Bremsmoment auftritt als bei einer Drehung im entgegengesetzten
Drehsinn. Der Schraube 6 ist also eine Bremseinrichtung zugeordnet, welche auf sie
bei einer Drehung im Sinne eines Einschraubens in die Gewindebohrung 8 nur ein sehr
geringes Bremsmoment, bei einer Drehung im Sinne eines Lösens jedoch ein so-großes
Bremsmoment ausübt, daß das erreichbare Schwungmoment der Schraube nicht ausreicht,
um diese weiterzudrehen. Beim Herausschrauben der Schraube 6 aus der Gewindebohrung
8 dreht sich deshalb die Schraube nur solange, als die Bedienungsperson das erforderliche
Antriebs drehmoment an einem scheibenförmigen, den Kopf der Schraube 6 bildenden
Handrad 16 aufbringt, das radial über die Hülse 10 übersteht und dessen Mantelfläche
im Ausführungsbeispiel gerändelt ist.
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Der bestand des Handrades 16 über die Hülse i0 ist so gewählt, daß
das Handrad 16 die ihm zugekehrte und zu ihm parallele,freie Stirnfläche 17 eines
an der Hülse 10 befestigten induktiven Annäherungsschalters 18 überdeckt. Der Schalter
18 steuert die Antriebseinrichtung, und zwar im Ausfuhrungsbeispiel über ein sowieso
vorhandenes, nicht dargestelltes Schütz, und wird selbst durch das Handrad 16 betätigt.
Liegt das Handrad 16 an der Platte 12 an, was der Fall ist, wenn die Schraube 6
vollständig in die Gewindebohrung 8 eingedreht ist, dann hat der Spalt 19 zwischen
der Stirnfläche 17 und dem Handrad 16 seine minimale Breite. Mit dieser Spaltbreite
wird der Schalter 18 sicher in seinem einen Schaltzustand gehalten. Überschreitet
die Spaltbreite einen vorgegebenen Wert, im Ausführungsbeispiel 2 mm, dann geht
der Schalter 18 in seinen anderen Schaltzustand über und bleibt in diesem.
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In der Hülse 10 ist eine über die Schraube 6 geschobene, als Druckfeder
ausgebildete Schraubenfeder 20 angeordnet, welche sich einerseits an der Platte
11 und andererseits an einem Ring 21 abstützt,
dessen Verschiebebereich
auf der Schraube 6 gegen das Handrad 16 hin durch einen Federring 22 begrenzt ist.
Die Schraubenfeder 20 ist hinsichtlich ihrer Charakteristik und Länge so gewählt,
daß sie ein Abheben des Deckels 2 verhindert, solange die Schraube 6 nicht vollständig
aus der Gewindebohrung 8 herausgedreht ist, und daß sie auch verhindert, daß man
durch einen Druck auf das Handrad 16, also ohne die Schraube 6 in die Gewindebohrung
8 einzudrehen, das Handrad 16 so weit der Platte 12 nähern kann, daß der Schalter
18 in den anderen Schaltzustand übergeführt wird.
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Um die Maschine einschalten zu können, muR zunächst der Deckel 2 geschlossen
werden, damit die Schraube 6 in die Gewindebohrung 8 eingedreht werden kann. Dabei
wird die Schraubenfeder 20 gespannt.
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Kurz ehe das Handrad 16 in Anlage an die Platte 12 kommt, wird der
Schalter 18 umgeschaltet.Nunmehr kann die Maschine anlaufen.
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Ehe der Deckel 2 wieder geöffnet werden kann, muß die Schraube 6 vollständig
aus der Gewindebohrung 8 herausgedreht werden. Schon nach einer geringfügigen Vergrößerung
des Spaltes 19 geht der Schalter 18 in den anderen Schaltzustand über und schaltet
dadurch zwangsweise die Antriebseinrichtung ab. Damit der Deckel 2 erst vom Flansch
3 abgehoben werden kann, nachdem die durch die Zugangsöffnung 1 zugänglichen Elemente
zum Stillstand gekommen sind, ist die Zeit, die mindestens erforderlich ist, um
vom Zeitpunkt des Umschaltens des Schalters 18 an die Schraube 6 vollständig aus
der Gewindebohrung 8 herauszudrehen, so gewählt, daß sie größer ist als die Nachlaufzeit
der sich bewegenden Maschinenteile. Festgelegt wird diese zum Herausdrehen der Schrau--be
6 erforderliche Zeit durch die Länge ihres Gewindeabschnittes 23, die Steigung dieses
Gewindes, die Größe des mittels des Bremskörpers 15 erzeugten Bremsmomentes und
des Durchmessers des Handrades 16. Ein unvollständiges Herausdrehen der Schraube
6 re'weisen aus der Ijewindebohrung s genügt zum affinen des Deckels 2 nicht, da
die vorgespannte Schraubenfeder 20 den Deckel 2 solange in Anlage am Flansch 3 hält,
bis die Schraube 6 vollständig oder zumindest nahezu vollständig aus der Gewindebohrung
8 herausgedreht ist.
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Das in Fig. 3 unvollständig dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 nur hinsichtlich der Ausbildung
des den Schraubenkopf bildenden Endes der Schraube. Daher sind im folgenden für
sich entsprechende Teile um 100 größere Bezugszahlen verwendet und nur die abweichenden
Teile beschrieben.
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Zusätzlich zu einem ersten Handrad 116, das fest mit dem Schaft der
Schraube 106 verbunden ist, einen Durchmesser wie das Handrad 16 hat und mit seiner
dem Halter 109 zugekehrten Stirnfläche den Annäherungsschalter 118 steuert, ist
ein im Durchmesser wesentlich kleineres, zweites Handrad 124 vorgesehen, um die
Schraube 106 wesentlich schneller in die zugeordnete Gewindebohrung eindrehen als
aus dieser herausdrehen zu können. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser
des zweiten Handrades nur ein Viertel des Durchmessers des ersten Handrades. Damit
die Schraube 106 nur mittels des ersten Handrades 116 und nicht in kürzerer Zeit
mittels des zweiten Handrades 124 aus der zugehörigen Gewindebohrung herausgedreht
werden kann, ist das zweite Handrad 124, das durch einen gerändelten Zapfen gebildet
wird, über einen in das erste Handrad 116 eingebauten Freilauf 12S mit dem ersten
Handrad 116 nur für eine Drehung im Sinne eines Einschraubens der Schraube 106 in
die zugeordnete Gewindebohrung kuppelbar. In der entgegengesetzten Drehrichtung
kann kein Drehmoment vom zweiten Handrad 124 auf die Schraube 106 übertragen werden.
Selbstverständlich kann anstelle eines Freilaufes in Form eines Klemmgesperres,
wie er im Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, auch ein anderes Gesperre vorgesehen
werden.
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Fig. 4 zeigt eine andere Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß
den Fig. 1 und 2. Im folgenden sind deshalb cbenfalls nur die Unterschiede gegenüber
diesem Ausführungsbeispiel erläutert.
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Das dem Gewindeabschnitt 223 abgekehrte Ende des Schaftes der Schraube
206 trägt, mit ihm fest verbunden, einen Kopf in Form eines Spulenkörpers mit zwei
parallelen Flanschen. Der bündig
mit dem Schaftende abschließende,
scheibenförmige Flansch bildet das Handrad 216 und ist daher auf seiner Mantelfläche
gerändelt, Der Durchmesser des Handrades 216 ist gleich dem Durchmesser des Handrades
16 gewählt. Der andere, ebenfalls scheibenförmige Flansch bildet den den Annäherungsschalter
218 betätigenden Steuerkörper 226. Sein Durchmesser ist daher so gewählt, daß er
die ihm zugekehrte Stirnfläche 217 des Schalters 218 überdeckt. Ferner. zeigt Fig.
4, daß bei einer Anlage des Schaltkörpers 226 an.der Platte 212 des Halters 209
eine minimale Breite des Spaltes 219 zwischen der Stirnfläche 217 und der zu ihr
parallelen Stirnseite des Schaltkörpers 226 vorhanden ist.
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Ober die Platte 212,die-~seitlich über den Schaltkörper 226 übersteht,
ist der eine Endabschnitt einer Schutzhülse 227 geschoben, deren anderes Ende einen
nach innen weisenden und in den Raum zwischen dem Schaltkörpor 226 und dem Handrad
216 eingreifenden Flansch 227' trägt. Die Schutzhülse 227 verhindert, wie Fig. 4
zeigt, daß ein Fremdkörper zwischen die Stirnfläche 217 des Annäherungsschalters
218 und den Schaltkörper 226 gelangen kann.
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Damit der Flansch 227' nicht die Längsverschiebung der Schraube 206
behindert, ist der Abstand zwischen dem Handrad 216 und dem Schaltkörper 226 etwas
größer gewählt als die Längsverschiebung der Schraube 206 beim-Einschrauben in die
zugeordnete Gewindebohrung und beim Herausdrehen aus dieser. Außerdem ist die axiale
Länge der Schutzhülse 227 so gewählt, daß bei vollständig eingedrehter Schraube
206 der Flansch 227' sich in nur geringem Abstand vom Handrad 216 befindet.