DE29718111U1 - Sicherheitsschalter - Google Patents

Description

Lippert, Stachow, Schmidt ^gu

& Partner ¹⁴· Oktober 1997

Patentanwälte
Frankenfarster Straße 135-137

D-51427 Berglsch Gladbach

Hans & Jos. Kronenberg GmbH 51427 Beroisch Gladbach

Sicherheitsschalter

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter bestehend aus einem Schalterteil mit schaltbaren elektrischen Kontakten, einem Steuerteil mit einem Gehäuse, einem verschiebbar geführten und mittelbar oder unmittelbar auf das Schalterteil einwirkenden Steuerelement sowie mit einem drehbaren Schaltrad mit mindestens einem Mitnehmer, wobei durch Drehung des Schaltrades in einem bestimmten Winkelbereich das Steuerelement verschoben wird, und einem in das Gehäuse des Steuerteils 0 einführbaren Betätigungsteil, das beim Ein- bzw. Ausführen an dem Mitnehmer des Schaltrades angreift und das Schaltrad in Drehung versetzt, wobei das Steuerrad zunächst im Leerlauf gedreht wird und erst nach der Drehung um einen bestimmten Winkel das Steuerelement betätigt wird.

Sicherheitsschalter dienen insbesondere der Verhinderung einer unbefugten Inbetriebnahme von Maschinen oder deren Zugang. So kann das beispielsweise als Zahnstange ausgeführte Betätigungsteil an einer Tür und das korrespondierende Steuerteil an der entsprechenden Türzarge angebracht sein, so daß bei verschlossener Tür durch Einwirken des Betätigungsteils das Schaltrad in eine entsprechende Stellung verschoben und unter Mitwirkung des Steuerelementes das Schalterteil aktiviert ist. Die Maschine kann dann in Betrieb genommen werden.

Oftmals wird jedoch versucht, den Sicherheitsschalter zu umgehen und beispielsweise bei geöffneter Tür durch Einführen von dafür nicht vorgesehenen Werkzeugen in das Steuerteil, wie

beispielsweise von Schraubenziehern oder dergleichen, das Schaltrad zu drehen und dadurch den Sicherheitsschalter zu schließen. Dabei ist eine begrenzte Drehung des Schaltrades hinnehmbar, so lange dieses im Leerlauf gedreht wird, d.h. die Drehung des Schaltrades nicht mit einer Verschiebung des Steuerelementes korrespondiert, die zu einer Schaltung des Sicherheitsschalters führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sicherheitsschalter zu schaffen, der durch Benutzung nicht dafür vorgesehener Betätigungsmittel nach Möglichkeit nicht betätigbar ist, der einfach und robust ausgeführt und vielseitig einsetzbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Schaltrad und Steuerelement durch eine Nut- und Zapfenverbindung miteinander gekoppelt sind und die Nut einen ersten Leerlaufbereich aufweist, bei dem der Zapfen ohne Betätigung des Steuerelements in der Nut führbar ist, und einen zweiten Schaltbereich, bei dem bei Bewegung des Zapfens relativ zur Nut das Steuerelement verschoben wird.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Nut- und Zapfenverbindung ermöglicht eine einfache und besonders robuste Kopplung von Schaltrad und Steuerelement und macht weitere Bauteile zur Codierung (Vorgabe eines definierten Leerlaufbereichs) des Sicherheitsschalters entbehrlich.

Da die Richtung der Längserstreckung der Nut vielgestaltig geändert werden kann, ist die Wechselwirkung zwischen Schaltrad und Steuerelement ohne großen konstruktiven Aufwand an unterschiedliche Anforderungen anpaßbar. So kann durch entsprechende Ausgestaltung der unterschiedlichen Bereiche der Nut die Länge des Leerlaufbereichs sowie des Schaltbereiches auf einfache Art und Weise den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden.

Die Nut- und Zapfenverbindung kann dabei so ausgeführt sein, daß an dem Schaltrad mindestens ein Zapfen und an dem Steuerelement mindestens eine mit den Zapfen korrespondierende Nut vorgesehen ist. Bei Anordnung mehrerer Nut-Zapfenverbindungen kann die auf einen einzelnen Zapfen wirkende Kraft bei Betätigung des Sicherheitsschalters wirksam reduziert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die auf den Zapfen wirkenden Kräfte beträchtlich sein können, wenn beispielsweise die durch den Sicherheitsschalter gesperrte Tür in deren Schließstellung verspannt wird.

Das Steuerelement kann vielgestaltig ausgeführt sein. So ist es beispielsweise möglich, das Steuerelement als Steuerplatte auszubilden, in deren Oberseite eine Nut eingeformt ist, wobei das plattenförmige Steuerelement und das Steuerrad planparallel und im wesentlichen deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Dabei kann ein parallel zur Rotationsachse des Steuerrades in Richtung auf das Steuerelement vorstehender Zapfen in der Nut des Steuerelementes geführt werden. Das plattenförmige Steuerelement kann durch Einwirkung des Zapfens beispielsweise parallel zu seiner Hauptebene oder senkrecht dazu, d.h. parallel zu dessen Flächennormalen, verschoben werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Steuerelement als Steuerstange ausgebildet, die in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist.

Vorteilhafterweise ist die Steuerstange parallel zur Rotationsachse des Steuerrades angeordnet, wodurch eine Ausführungsform vorliegt, die insbesondere bei Türen, Luken und dergleichen einfach in die jeweiligen Zargen einbaubar ist.

Der Leerlaufbereich der Nut kann in Art eines Kreisbogenausschnittes geführt sein, wobei der sich an den Leerlaufbereich anschließende Schaltbereich der Nut eine größere Steigung aufweist. So kann beispielsweise bei Anordnung eines plattenförmigen Steuerelementes das planparallel zum Schaltrad angeordnet ist die Nut derart ausgebildet werden, daß sich an

den kreisbogenförmigen Leerlaufbereich ein spiralförmiger Schaltbereich mit zunehmend kleiner werdendem Krümmungsradius anschließt. Bei Drehung des Schaltrades wird somit der an diesem befestigte Zapfen im kreisbogenförmig im Leerlaufbereich der Nut geführt, wobei der Verfahrweg des Zapfens dekkungsgleich zur Nutführung verläuft. Bei Führung des Zapfens in dem enger werdenden Spiralbogen kommt der Zapfen mit der radial außen liegenden Nutbegrenzung zur Anlage, wodurch eine Verschiebung der Lage des plattenförmigen Steuerelementes parallel zu dessen Erstreckungsebene erfolgen kann. Durch entsprechende Führung der Nut oder Wahl deren Höhe kann die Bewegungsrichtung des Steuerelementes bestimmt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist als Steuerelement ein Rundstab vorgesehen, wobei sich der Leerlaufbereich der Nut in Umfangsrichtung des Rundstabes, d.h. in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Rundstabes, erstreckt, wobei der Schaltbereich der Nut als hiervon abgewinkelter, vorzugsweise geradliniger, Bereich ausgebildet ist.

Der Leerlaufbereich kann sich beispielsweise nahezu vollständig über den Umfang der Steuerstange erstrecken, so daß eine entsprechend weite Drehung des Schaltrades erforderlich ist, um den Sicherheitsschalter zu betätigen. Wird der Zapfen nach Durchlaufen des Leerlaufbereichs in dem Schaltbereich geführt, so wirkt er aufgrund dessen abgewinkelter Ausrichtung auf eine der seitlichen Nutflanken ein und beaufschlagt die Steuerstange mit einer Kraftkomponente parallel zu deren Längsrichtung, wodurch diese verschoben werden kann.

Erstreckt sich der abgewinkelte Schaltbereich in Richtung auf das Schaltrad, so wird die Steuerstange von dem Schaltrad beabstandet, bei einer Führung des Schaltbereichs weg von dem Schaltrad wird die Steuerstange bei entsprechend vorgesehenem Spiel in Richtung auf das Schaltrad verschoben, da dann der Zapfen die dem Schaltrad zugewandte Begrenzungsflanke der Nut kraftbeaufschlagt.

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Durch entsprechende Wahl der Steigung der Nut kann das Verhältnis zwischen rotatorischer Bewegung des Schaltrades bezüglich der translatorischen Bewegung des Steuerelementes sowohl im Leerlauf- als auch im Steuerbereich eingestellt und so eine entsprechende Übertragung gewählt werden. Mit zunehmender Steilheit der Nutführung im Schaltbereich kann eine entsprechend hohe Kraftuntersetzung eingestellt werden. Es liegt dann eine besonders vorteilhafte Ausführungsform vor, die eine sehr große Kraftuntersetzung bereits im Wirkbereich Schaltrad-Steuerelement aufweist, so daß für gewisse Anwendungszwecke weitere Untersetzungsmechanismen entbehrlich sein können. Das Steuerelement kann dann z.B. bei entsprechender geometrischer Anordnung auch direkt auf das Schalterteil einwirken.

Es ist auch möglich, die Nut im Leerlaufbereich spiralförmig auszubilden, wobei erst nach einem gewissen Verfahrweg des Steuerelementes der Sicherheitsschalter betätigt wird. Die Steigung der Nut im Leerlaufbereich kann dabei auch gleich der des Schaltbereichs sein, wenn erst nach Durchfahren eines gewissen Spiels das Steuerelement auf das Schalterteil einwirkt.

Weist das Schaltrad einen Korpus mit einer zentrischen Aufnahme für ein Endes der Schaltstange auf, die z.B. als Bohrung ausgeführt sein kann, wobei der Korpus mit einem zentrisch angeordneten Zahnkranz versehen ist, so dient das Schaltrad gleichzeitig der Lagerung der Schaltstange, wodurch eine platzsparende Ausführungsform vorliegt.

Der Sicherheitsschalter kann mit einer Feder versehen sein, entgegen deren Federkraft das Schaltrad drehbar und/oder daß das Schaltelement verschiebbar ist. Hierdurch kann eine unbefugte Betätigung des Sicherheitsschalters erschwert werden bzw. das Schaltrad bzw. das Schaltelement wieder in seine Ausgangsposition zurückgeführt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform liegt vor, wenn die längsverschiebbare Steuerstange verdrehsicher gelagert ist und in

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der zentrischen Bohrung des Schaltrades eine Feder angeordnet ist, die mit dem Schaltrad und der Steuerstange gekoppelt ist und die bei Bewegung des Schaltrades als Druck- und/oder Torsionsfeder wirkt. Die Feder ist so vor äußeren Eingriffen geschützt und das Steuerteil einfach zusammensetzbar.

Eine längsverschiebbare und verdrehsichere Anordnung der Steuerstange kann dadurch erzielt werden, daß die Steuerstange mit sich in deren Längsrichtung erstreckenden Nuten und das Gehäuse mit den Nuten korrespondierenden Vorsprünge versehen ist.

Das Gehäuse des Steuerteils kann mit mehreren Schlitzen versehen sein, durch die das Betätigungsteil zum Angriff auf das Schaltrad eingeführt werden kann. Insbesondere wenn das Schaltrad einen Zahnkranz aufweist kann das Betätigungsteil an praktisch jeder Stelle des Umfangs des Zahnkranzes an diesen angreifen.

Vorteilhafterweise ist das Schaltrad von einer Kapselung eingeschlossen, die das Schaltrad umfangsseitig mit geringem Spiel umgibt und lediglich einen schmalen Durchtrittskanal frei läßt, in den das Betätigungselement einführbar ist, so daß dieses auf das Schaltrad einwirken kann. Unzulässige Manipulationen werden so weitgehend verhindert.

Vorteilhafter Weise wird der Hub der Steuerstange über eine oder mehrere Kraftuntersetzungen auf das Schalterteil und oder eine Sperreinrichtung, die das Steuerelement gegen eine Verschiebung sperrt, übertragen. Hierdurch kann die von dem Betätigungsteil des Schaltrads übertragene Kraft auf ein Maß reduziert werden, das für die Schaltung der elektrischen Kontakte bzw. der Sperreinrichtung geeignet ist. Insbesondere wird hierdurch eine Sperrung des Steuerelementes durch vergleichsweise geringe Kräfte möglich.

Die Steuerstange kann in einer anderen Ausführungsform auch ohne Zwischenschaltung einer Kraftuntersetzung auf das Steuerteil und/oder die Sperreinrichtung einwirken.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die der Sperreinrichtung vorgeschaltete Untersetzung einen in seinem Scheitelpunkt drehbar gelagerten Kniehebel, der beispielsweise als Kreissegment ausgestaltet ist, und die Sperreinrichtung eine drehbar gelagerte Halbwelle auf, wobei die Halbwelle in einer Sperrstellung mit ihrer gekrümmten Außenfläche an einem Schenkel des Kniehebels anlegbar ist und rotatorisch in eine Entsperrstellung überführbar ist, bei der der ausgeklinkte Bereich der Halbwelle dem Kniehebel zugewandt ist.

Mittels der Sperreinrichtung, die über eine Schließeinrichtung betätigbar sein kann, kann eine unbeabsichtigte Betätigung des Sicherheitsschalters verhindert werden, wobei durch die der Sperreinrichtung vorgeschaltete Kraftübersetzung diese auch bei hohen auf das Schaltrad einwirkenden Kräften einfach entriegelbar ist. So kann, wenn die durch den Sicherheitsschalter geschlossene Tür verriegelt ist, die Sperreinrichtung ohne hohen Kraftaufwand entriegelt werden.

0 Vorteilhafterweise weist die Halbwelle einen Stift oder Hebel auf, der an der Halbwelle drehfest angebracht ist unter Drehung der Halbwelle ein weiteres Schalterteil schaltet. An der anderen Seite des Stiftes kann ein Anker für einen Magneten befestigt sein, mittels dessen die Halbwelle in Drehung versetzt werden kann.

Sind an der Sperreinrichtung und/oder einem zwischen Schalterteil und Steuerelement vorgesehenen Übertragungsmechanismus, der z.B. eine Kraftuntersetzung oder ein einfaches Übertragungsgestänge sein kann, ein oder mehrere Gewichte vorgesehen, so ist der Sicherheitsschalter gegen Schlageinwirkungen besonders gut geschützt und schockresistent. Die Gewichte können insbesondere an an der Halbwelle der Sperreinrichtung vorgesehenen Stiften angeordet sein. Vorteilhafterweise sind die Gewichte bewegbar und in wählbaren oder vorbestimmten Positionen an dem halternden Bauteil festlegbar, so daß die Kräfte zur Bewegung der Bauteile einstelbar sind.

Ist eine Halbwelle mit radial vorstehendem Stift vorgesehen, so können an dem Stift auf der dem zugeordneten Schalterteil zugewandten und/oder abgewandten Seite ein oder mehrere Gewichte vorgesehen sein.
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Dem Schaltbereich nachgeordnet ist vorzugsweise ein Sicherungsbereich vorgesehen, in welchem der Zapfen der Nut-Zapfen-Verbindung aufgrund der gewählten Steigung des Nutbereichs das Schaltrad in der gegebenen Stellung hält. Durch diese Sicherung wird einer Rückwärtsbewegung des Schaltrades, z.B aufgrund von Hebel- oder Federkräften entgegengewirkt.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert und anhand der Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Schaltrad des erfindungsgemäßen Sicherheitsschal ters von oben (rechts) und von unten (links),

Fig. 2 eine mit dem Schaltrad nach Figur 1 zusammenwirkende Steuerrstange in einer ersten Ansicht (oben) und in

einer zweiten, um 45° gedrehten Ansicht (unten),

Fig. 3 ein Steuerteilgehäuse in Seitenansicht (rechts) und

in Draufsicht (links)
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Fig. 4 einen Sicherheitsschalter in schematischer Darstellung mit einem Schalterteil

Fig. 5 einen Sicherheitsschalter in schematischer Darstellung mit zwei Schalterteilen

In Figur 1 ist eine Ausführungsform eines Schaltrades 1 dargestellt, welches mit der in Figur 2 dargestellten Steuerstange zusammenwirkt und in dem in Figur 3 dargestellten Gehäuse angeordnet ist.

Das Schaltrad 1 weist einen scheibenförmigen Korpus 2 auf, auf dessen Oberseite der Zahnkranz 3 einstückig angeformt ist. In

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der mittig im Zahnkranz 3 angeordneten zylinderförmigen Ausnehmung 4 kann ein Zapfen des Gehäuses eingreifen, der der Lagerung des Schaltrades 1 dient.

Der zylinderförmige Korpus 2 ist an seiner Unterseite mt einer Sackbohrung 5 versehen, in die das korrespondierende Ende der Steuerstange mit geringem Spiel eingeführt werden kann. In dem Korpus 2 des Schaltrades 1 sind des weiteren zwei sich in Richtung auf das Zentrum der Sackbohrung 5 erstreckende zylindrische Durchtrittsöffnungen als Zapfenaufnahmen 6 eingeformt. Des weiteren ist auf dem Grund der Sackbohrung eine exzentrisch angeordnete Sackbohrung 7 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser vorgesehen, die der Befestigung der Zylinderfeder 20 nach Figur 2 dient.

Der jeweils in der Zapfenaufnahme 6 angeordnete Zapfen steht aus dem zur Rotationsachse des Schaltrades hin gerichteten Ende der Zapfenaufnahme 6 hervor und kann mit seinem gegenüberliegenden Ende mit dem äußeren Umfang des Schaltrades 1 abschließen.

Durch entsprechende Ausbildung des Zahnkranzes 3 hinsichtlich Abstand und Höhe der Zähne und die entsprechende korrespondierende Ausführung des Betätigungsteils ist die Möglichkeit einer zusätzlichen Kodierung gegeben.

Die in Figur 2 dargestellte, im wesentlichen zylinderförmige Steuerstange 8 weist an ihrem einen Ende eine Nut 9 mit einem sich in Umfangsrichtung der Steuerstange 8 erstreckenden Bereich 10 auf, der als Leerlaufbereich wirkt. Der Leerlaufbereich 10 ist somit bezüglich einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Steuerstange bogenförmig ausgebildet. Ist die Steuerstange 8 auf dem Schaltrad 1 montiert, so daß der in der Zapfenaufnahme 6 angeordnete Zapfen in die Nut 9 der Steuerstange 8 eingreift, so kann das Schaltrad 1 um einen gewissen Winkelbereich gegenüber der Steuerstange 8 gedreht werden, ohne daß der Zapfen des Schaltrades unter translatorischer Verschiebung der Steuerstange auf diese einwirkt.

Die Nut 9 ist desweiteren mit einem gegenüber dem Leerlaufbereich 10 abgewinkelt geführten und sich bezüglich des Leerlaufbereichs 10 geradlinig erstreckenden Schaltbereich 11 versehen. Die geradlinige Führung des Schaltbereichs 11 ist in dem Sinne zu verstehen, als daß er sich auf die Abfahrlinie der Nut bei Abrollen der Steuerstange um ihre Längsachse bezieht. Der Schaltbereich 11 verläuft somit unter einem konstanten Winkel bezüglich des Leerlaufbereichs 10.

Die Steuerstange 8 weist des weiteren eine sich in deren Längsrichtung erstreckende Nut 12 auf, die zu der der Nut 9 abgewandten Stirnseite 14 der Steuerstange hin geöffnet ist. Die Nut 12 kann einen Zapfen des Steuerteilgehäuses aufnehmen, so daß die Steuerstange 8 längs verschiebbar und verdrehsicher in dem Gehäuse angeordnet ist.

Insgesamt ist die Steuerstange 8 jeweils mit einem Paar von Nuten 9 und 12 versehen, die einander gegenüberliegen, so daß die Steuerstange 8 im wesentlichen eine zweizählige Symmetrie aufweist. Kräfte, die auf die in den Nuten 9 und 12 angeordneten Zapfen wirken, können so besser verteilt werden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Leerlaufbereich 10 der Nut über einen Umfangswinkel von ca. 90° um die Steuerstange 8, der Schaltbereich 11 der Nut 9 über einen umfangswinkel von ca. 60°. Die Länge der Nuten in Umfangsrichtung sowie in Längsrichtung der Steuerstange können bei Bedarf auch anders gewählt werden.

Ist die Steuerstange 8 mit ihrer Stirnseite 13 in der Sackbohrung 5 des Schaltrades angeordnet, wobei die Steuerstange 8 sich entlang der Rotationsachse des Schaltrades erstreckt, und werden die beiden in den Zapfenaufnahmen 6 angeordneten Zapfen in den einander gegenüberliegenden Nuten 9 der Steuerstange 8 geführt, so befinden sich die Zapfen in der Ausgangsstellung des Schaltrades bevor ein als Zahnstange ausgeführtes Betätigungsteil an dem Zahnkranz 3 des Schaltrades angreift, am vorderen, d.h. dem Schaltbereich 11 abgewandten, Ende des

Leerlaufbereichs 10. Greift die Zahnstange, die im wesentlichen tangential zu dem Schaltrad 1 geführt wird, mit ihren Zähnen an den Zahnkranz 3 an, so wird das Schaltrad 1 in Drehung versetzt und die im Leerlaufbereich 10 der Nut 9 angeordneten Zapfen in Richtung auf den Schaltbereich 11 bewegt. Die Verfahrung der Zapfen erfolgt dabei entlang des Umfangs der Steuerstange 8 ohne daß die Flanken der Nut 9 durch die Zapfen kraftbeaufschlagt werden. Bei Übergang in den schräg verlaufenden Steuerbereich 11 der Nut 9 werden die rotatorisch um die Steuerstange 8 bewegten Zapfen mit einer Flanke der Nut 9 zur Anlage gebracht, wodurch eine Kraftkomponente parallel zur Längsrichtung der Steuerstange 8 auf diese einwirkt und die Steuerstange 8 in Richtung auf das Schaltrad 1 hin verschoben wird, so daß über einen Übertragungsmechanismus der Sicherheitsschalter geschaltet wird.

Gegebenenfalls kann der Schaltbereich 11 der Nut 9 auch in Richtung auf die Stirnseite 13 abgewinkelt werden, so daß die Steuerstange 8 von dem Schaltrad 1 wegverschoben werden kann.

An den Schaltbereich 11 schließt sich ein in Umfangsrichtung des Steuerstange 8 verlaufender Sicherungsbereich 31 an, der hier die gleiche Steigung wie der Leerlaufbereich 10 aufweist. In dem Sicherungsbereich ist der Antriebszapfen in der verriegelten Stellung des Sicherheitsschalters im wesentlichen lose gelagert und muß nicht entgegen einer Rückstellkraft gehalten werden.

Durch die Wahl der Steigung des Schaltbereichs 11 der Nut 9 ist eine Untersetzung der Kraftübertragung bezüglich der Kraft, mit der der Zapfen auf die Flanke des Nutenbereichs 11 einwirkt, in Relation zu der Kraft, mit welcher die Stirnseiten 13, 14 der Schaltstange 8 auf korrespondierende Bauteile einwirken, gegeben. Demzufoge ist eine korrespondierende Übersetzung bezüglich des Verfahrweges des Zapfens in der Nut 9 bezüglich des Hubes des Steuerelementes 8 gegeben. Für die meisten Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, einen möglichst steil geführten Schaltbereich 11 vorzusehen, wodurch eine hohe

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Kraftuntersetzung erzielt wird.

An der Stirnseite 13 der Steuerstange 8 ist ein in Längsrichtung vorstehender Stift 15 angeordnet, der der Befestigung der Zylinderfeder 20 dient.

Die Feder 20 ist im montierten Zustand in der Sackbohrung 5 des Schaltrades 1 angeordnet und mit einem Ende an dem Stift 15 der Steuerstange 8 und mit ihrem anderen Ende in der Sackbohrung 7 des Schaltrades 1 festgelegt. Bei Drehung des Schaltrades 1 gegenüber der Schaltstange 8, also auch im Leerlauf des Schaltrades, wird die Feder 20 tordiert; bei Bewegung der Steuerstange 8 in Richtung auf das Gehäuse 16 wird die Feder 20 zusätzlich komprimiert. Hierdurch wird die Überführung des Schaltrades 1 in seiner Ausgangsstellung bei Entfernung des Betätigungsteils erleichtert. Es kann gegebenenfalls anstelle der Feder 20 auch lediglich eine Torsions- bzw. druck- oder zugbelastete Feder vorgesehen sein.

In Figur 3 ist ein Gehäuse 16 des Steuerteils dargestellt, in dessen Schmalseiten 17 jeweils in den Endbereichen Schlitze 18 eingebracht sind, durch die das Betätigungsteil zum Angriff auf das Schaltrad 1 eingeführt werden kann. Bei der vorgesehenen Anordnung des Schlitzes 18 kann das Betätigungsteil, z.B. eine Zahnstange, im wesentlichen senkrecht auf die jeweilige Schmalseite 17 des Gehäuses 16 geführt werden. Bei entsprechend anderer Anordnung des Schlitzes 18 kann das Betätigungsteil auch schräg zu der Schmalseite 17 hin in das Gehäuse 16 eingeführt werden. Durch Anordnung eines Schaltrades mit gleichmäßiger Zähnung kann eine entsprechende Anordnung des Schlitzes 18 gewählt werden, so daß der Sicherheitsschalter an Vielfältige Geometrien anpaßbar ist.

Bei Betätigung des Schaltrades 1 wird, wenn die an dem Schaltrad 1 vorgesehenen Zapfen in den Schaltbereich der Nut 9 der Steuerstange 8 angreifen, diese in Richtung auf das Gehäuse 16 hin längs verschoben. Eine verdrehsichere Führung der Schaltstange 8 ist dabei durch die an dem Gehäuse vorgesehenen Zap-

fen 19 gewährleistet, die in die Nut 12 der Schaltstange 8 eingreifen.

Da der Leerlauf bereich in der Nut 9 sich über einen großen Umfangswinkel strecken kann, ist eine entsprechend weite Drehung des Schaltrades 1 notwendig, bis daß der Schaltbereich 11 der Nut 9 betätigt wird. Ist der Leerlaufbereich in Art einer Spirale mit geringer Steigung um die Schaltstange 8 geführt, woran sich ein Schaltbereich mit größerer Steigung anschließt, so kann der Leerlauf auch mehr als 360° betragen. Dabei können auch mehrere einander überschneidende Nuten 9 vorgesehen sein.

Durch die große Länge des Leerlaufbereiches ist eine große Sicherheit gegen Fehlbedienungen des Sicherheitsschalters gegeben, da bei Betätigung des Schaltrades 1 beispielsweise mittels eines Schraubendrehers dieser nach einer gewissen Drehung des Schaltrades von dem Zahnkranz 3 abrutschen wird, ohne daß der Leerlaufbereich 10 der Nut 9 durchfahren ist.

Figur 4 ist ein schematisch dargestellter Sicherheitsschalter mit einem Schalterteil 21 zu entnehmen, in welchem über Kontaktbrücken 22 elektrische Einrichtungen geschaltet werden können. Das Steuerteil mit dem Schaltrad 1 und der Steuerstange 8 wirkt dabei auf die Kontaktbrücken 22 über einen Übertragungsmechanismus, der eine erste als Kipphebel 2 3 ausgeführte Untersetzung aufweist, die über die Stange 24 das Schalterteil 21 betätigt. Die Stange 2 4 wirkt dabei auf eine zweite Untersetzung mit einem Kipphebel 25, wobei der kurze Schenkel des Kipphebels 25 mit der Stange 24 sowie mit dem Schalterteil 21 in Wechselwirkung steht. Der lange Schenkel des Kipphebels 25 kann durch eine drehbare Halbwelle 2 6 gesperrt werden, wobei die gekrümmte Außenfläche der Halbwelle 26 mit dem Kipphebel 25 zur Anlage kommt. Durch Sperrung des Kipphebels 25 kann somit eine Betätigung des Schaltrades 1 unterbunden werden.

Durch Drehung der Halbwelle 2 6 mittels des Elektromagneten 27 oder durch eine entsprechende mechanische Einrichtung, kann

der ausgeklinkte Bereich der Halbwelle 26 dem Kipphebel 25 gegnüberliegend angeordnet werden, so daß der Kipphebel 25 verschwenkbar ist. Der Kipphebel 25 kann dabei beispielsweise auch als Kreissegment ausgeführt sein, welches um seinen Scheitelpunkt drehbar gelagert ist.

Die Untersetzung der Kraftübertragung des dem Steuerteil nachgeschalteten Kipphebels 23 kann beispielsweise 1:8, die Kraftuntersetzung des Kipphebels 25 beispielsweise 1:2 betragen. Durch die Anordnung einer Sperreinrichtung mit drehbar gelagerter Halbwelle kann die von dem langen Schenkel des Kipphebels 24 übertragene Kraft weiter untersetzt werden. Hierdurch ist ein Sicherheitsschalter gegeben, bei dem hohe auf das Schaltrad 1 einwirkenden Kräfte so weit untersetzt werden, daß die zur Drehung der Halbwelle 26 und zur Sperrung bzw. Entriegelung des Kipphebels 25 erforderliche Kraft vergleichsweise gering ist.

In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Sicherheitsschalter mit zwei Schalterteilen 21 dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 4 weist die Halbwelle 2 6 in diesem Ausführungsbeispiel einen Stift 28 auf, der unter Drehung der Halbwelle 26 das weitere Schalterteil 29 schaltet, das benachbart hinter dem ersten Schalterteil 21 angeordnet sein kann. An dem mit einem Gewinde versehenen Stift 28 sind mehrere Gewichte 30 auf der dem Schalterteil zu- und abgewandten Seite der Halbwelle vorgesehen, die entlang des Stiftes verschiebbar sind. Hierdurch ist eine schlagunemfpindliche Anordnung gegeben. An dem Stift ist des weiteren ein Magnetanker befestigt, dem ein Elektromagnet 27 zugeordnet ist, so daß die Halbwelle in ihre Ent- oder VerriegelungsStellungen verdrehbar ist.

Aufgrund der bereits bei der Einwirkung des Schaltrades auf die Steuerstange einsetzenden Untersetzung kann unter Umständen die Steuerstange 8 auch unmittelbar auf das Schalterteil bzw. die Stange 24 einwirken, was evt. zu einer anderen räumlichen Zuordnung von Schaltrad 1 und Stange 2 4 zueinander führen kann.

Lippeit Stachow, Schmidt & Partner

Patentanwälte Frankerrforster Straße 135-137

D-51427 Bergisch Gladbach S/gu-bs 14. Oktober 1997

Hans & Jos. Kronenberg GmbH 51427 Beraisch Gladbach

Sicherheitsschalter Bezugszeichenliste

1	Schaltrad
2	Korpus
3	Zahnkranz
4	Ausnehmung
5	Sackbohrung
6	Zapfenaufnahme
7	Sackbohrung
8	Steuerstange
9	Nut
10	Leerlaufbereich
11	Schaltbereich
12	Nut
13	Stirnseite
14	Stirnseite
15	Stift
16	Gehäuse
17	Gehäusewand
18	Schlitz
19	Zapfen
20	Feder
21	Schalterteil
22	Kontaktbrücke
23	Kipphebel
24	Stange
25	Kipphebel

26 Halbwelle 2 7 Magnet

28 Stift

29 Schalterteil

30 Gewicht

Sicherungsbereich

Claims (18)

Lippeit Stachow, Schmidt gu~ & Partner 14· Oktober 1997 Patentanwälte Frankenforster Straße 135-137 D-51427 Bergisch Giadbach Hans & Jos. Kronenberg GmbH 51427 Bergisch Giadbach Sicherheitsschalter Ansprüche

1. Sicherheitsschalter bestehend aus einem Schalterteil mit schaltbaren elektrischen Kontakten, einem Steuerteil mit einem Gehäuse, einem verschiebbar geführten und mittelbar oder unmittelbar auf das Schalterteil einwirkenden Steuerelement sowie mit einem drehbaren Schaltrad mit mindestens einem Mitnehmern, wobei durch Drehung des Schaltrades in einem bestimmten Winkelbereich das Steuerelement verschoben wird, und einem in das Gehäuse des Steuerteils einführbaren Betätigungsteil, das beim Ein- bzw. Ausführen an dem Mitnehmer des Schaltrades angreift und dieses in Drehung versetzt, wobei das Steuerrad zunächst im Leerlauf gedreht wird und erst nach der Drehung um einen bestimmten Winkel das Steuerelement betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltrad (1) und Steuerelement (8) durch eine Nut- und Zapfenverbindung miteinander gekoppelt sind und die Nut (9) einen ersten Leerlaufbereich (10) aufweist, bei dem der Zapfen ohne Betätigung des Steuerelements (8) in der Nut {9) führbar ist, und einen zweiten Schaltbereich (11), bei dem bei Bewegung des Zapfens relativ zur Nut (9) das Steuerelement (8) verschoben wird.

2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schaltrad (1) mindestens ein Zapfen und an dem Steuerelement (8) mindestens

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eine mit den Zapfen korrespondierende Nut (9) vorgesehen ist.

3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß das Steuerelement als in ihrer Längsrichtung verschiebbare Steuerstange (8) ausgebildet ist.

4. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (8) parallel zur Rationsachse des Steuerrades (1) verläuft.

5. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a durch gekennzeichnet, daß der Leerlauf-

bereich (10) der Nut (9) in Art eines Kreisbogenausschnitts geführt ist und daß der sich daran anschließende Schaltbereich (11) der Nut (9) eine größere Steigung aufweist .
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6. Sicherheitsschalter nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufbereich (10) der Nut (9) sich in Umfangsrichtung der als Rundstab ausgeführten Steuerstange (8) erstreckt und der Schaltbereich

(H) der Nut (9) als hiervon abgewinkelter Bereich ausgebildet ist.

7. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a durch gekennzeichnet, daß das Schaltrad

(1) einen Korpus (2) mit einer zentrischen Aufnahme (Bohrung 5) für die Steuerstange (8) und einen zentrisch hierzu angeordneten Zahnkranz (3) aufweist.

8. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a durch gekennzeichnet, daß eine Feder

(20) vorgesehen ist, entgegen deren Federkraft das Schaltrad (1) drehbar und/oder das Schaltelement (8) verschiebbar ist.

9. Sicherheitsschalter nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die längsverschiebbare Steuerstange (8) verdrehsicher gelagert ist und daß in der zentrischen Bohrung (5) des Schaltrades (1) eine Feder

(20) angeordnet ist, die mit dem Schaltrad (1) und mit der Steuerstange (8) gekoppelt ist und bei Bewegung des Schaltrades (1) als Druck- und/ oder Torsionsfeder wirkt.

10. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a durch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (8) sich eine in deren Längsrichtung erstreckende Nut (12) aufweist und daß an dem Gehäuse (16) ein die Nut eingreifender Zapfen (19) vorgesehen sind.

11. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Steuerstange (8) über eine oder mehrere Kraftuntersetzungen (23, 25) auf das Schalterteil (21) und/oder eine Sperreinrichtung, die das Steuerelement gegen eine Ver-Schiebung sperrt, übertragen wird.

12. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 10, d a durch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (8) ohne Zwischenschaltung einer Kraftuntersetzung auf das Steuerteil (21) und/oder eine Sperreinrichtung einwirkt.

13. Sicherheitsschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung eine drehbar gelagerte Halbwelle (26) aufweist, die in einer Sperrstellung mit ihrer gekrümmten Außenfläche an eine Sperre (Kniehebels 25) anlegbar ist und rotatorisch in eine Entsperrstellung überführbar ist, bei der der ausgeklinkte Bereich der Halbwelle (26) der Sperre (Kniehebel 25) zugewandt ist.

14. Sicherheitsschalter nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halbwelle (26) einen

Stift (28) aufweist, der unter Drehung der Halbwelle (26) ein weiteres Schalterteil (29) schaltet.

15. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 13, d a durch gekennzeichnet, daß an der Sperreinrichtung und/oder einem zwischen Schalterteil (21) und Steuerelement (8) vorgesehenen Übertragungsmechanismus ein oder mehrere Gewichte (30) vorgesehen sind.

16. Sicherheitsschalter nach Anspruch 15, dadurch

gekennz e ic hnet, daß die Gewichte (30) lageveränderlich gehaltert sind.

17. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 16, d a durch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (1) mit einer umfänglichen Kapselung versehen ist, die lediglich einen Zugang für das Betätigungselement freiläßt.

18. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 17, d a durch gekennzeichnet, daß die Nut (9) einen sich an den Schaltbereich (11) anschließenden Bereich (31) aufweist, in dem der in die Nut eingreifende Zapfen die Schaltstellung des Sicherheitsschalters sichert.