DE3918673C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltereinrichtung zur Bedienung von Maschinen, insbesondere Brinellprüfmaschinen, mit einem Näherungsschalter zur Auslösung einer Maschinenfunktion, wobei der Näherungsschalter einen Sensor enthält, dem das Induktionsprinzip zugrunde liegt, so daß er bei Änderung der magnetischen Leitfähigkeit im Annäherungsbereich anspricht.

Insbesondere im Bereich der Kalt- oder Warmumformmaschinen, wie Pressen, Scheren oder Abkantmaschinen oder bei Brinellprüfmaschinen, erfolgt die Steuerung oder Auslösung eines Arbeitsschrittes durch Betätigung eines Sicherheitsschalters. Der Sicherheitsschalter ist so ausgelegt, daß eine unbefugte oder ungewollte Auslösung eines Arbeitsschrittes unterbleibt.

Durch die DE-OS 21 12 521 ist eine Sicherheitsschaltereinrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei der ein berührungslos wirkender elektrischer Befehlsgeber nur bei Annäherung eines menschlichen Körperteiles, insbesondere einer Hand, anspricht, nicht jedoch bei Annäherung anderer Materialien. Hierdurch soll verhindert werden, daß zur Beschleunigung des Arbeitsvorganges die Einrichtung durch die Bedienungsperson unter Mißachtung der Sicherheitsvorschriften manipulierbar ist. Der Befehlsgeber weist ein mit einem elektrischen Wechselfeld arbeitendes Fühlsystem und ein mit einem magnetischen Wechselfeld arbeitendes Fühlsystem auf, wobei beide Fühlsysteme ineinander geschachtelt sind, so daß sich deren Felder durchdringen. Das magnetische Wechselfeld wird durch ein induktives Fühlersystem erzeugt, dessen Spulen auf einem U-förmigen Kern angeordnet sind.

Das elektrische Fühlsystem ist bei der bekannten Sicherheitsschaltereinrichtung so unempfindlich eingestellt, daß es nur auf große elektrisch leitende Körper, wie eine menschliche Hand, anspricht, nicht jedoch auf nichtleitende Materialien. Das magnetische Fühlsystem spricht hingegen auf alle Materialteile, nicht jedoch auf die menschliche Hand an. Nur wenn das elektrische Fühlsystem, nicht aber das magnetische Fühlsystem anspricht, wird eine Maschinenfunktion ausgelöst. Die bekannte Sicherheitsschaltereinrichtung läßt sich somit nur mit im wesentlichen nicht abgedeckten Körperteilen auslösen.

Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, eine Sicherheitsschaltereinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Auslösung durch geschützte Körperteile erlaubt, die auch bei rauhen Betriebsbedingungen weitgehend verschleißfrei arbeitet und die bei relativ geringen Herstellungskosten einem hohen Sicherheitsstandard genügt.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Sicherheitsschaltereinrichtung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Näherungsschalter als Fußschalter ausgebildet und durch die Annäherung eines Sicherheitsschuhes, der wenigstens in seinem vorderen Bereich eine Stahlkappe trägt, auslösbar ist.

Durch die US 37 85 222 ist zwar ein Fußschalter zur Steuerung von Arbeitsmaschinen bekanntgeworden. Ein solcher Fußschalter wird betätigt, indem die Bedienungsperson einen Auslösehebel des Schalters mit dem Schuh berührt. Derartige Fußschalter unterliegen insbesondere bei rauhen Betriebsbedingungen, wie sie beispielsweise im Gießereibereich auftreten, als bewegliche Teile dem Verschleiß. Ferner besteht die Gefahr, daß herunterfallende Teile auf den Auslösehebel fallen und einen ungewollten Schaltvorgang auslösen, was zu gefährlichen Arbeitssituationen führen kann. Daher wird durch die US 37 85 222 vorgeschlagen, den Fußschalter in einem allseits geschlossenen Gehäuse mit einer verschwenkbaren Klappe einzubauen, wobei ein Zugang zum Fußschalter durch Öffnen der Klappe möglich wird.

Der erfindungsgemäße Näherungsschalter wird jedoch nicht, wie der bekannte Fußschalter, durch Berührung eines Auslösehebels oder dergleichen betätigt. Er enthält keine beweglichen Teile. Damit ist er keinem Verschleiß ausgesetzt. Reparaturarbeiten infolge Verschleiß entfallen, wodurch auch die Ausfallzeiten der Maschine verringert werden. Die Bedienung ist sehr einfach und erfordert keine Kraftanstrengung. Fehlbedienungen durch Abrutschen des Fußes vom Schalthebel werden vermieden.

Der Sicherheitsschalter wirkt mit einem Sicherheitsschuh derart zusammen, daß nur bei Annäherung des Sicherheitsschuhes die Schaltfunktion ausgeführt wird, nicht jedoch bei Annäherung eines anderen Gegenstandes.

Als Näherungsschalter findet ein solcher Schalter Anwendung, bei dem eine Schaltfunktion durch Änderung des magnetischen Widerstandes im Annäherungsbereich ausgelöst wird. Wird beispielsweise ein ferromagnetischer Körper in den Annäherungsbereich des Schalters gebracht, so ändert sich dort der magnetische Widerstand und damit der magnetische Fluß zwischen den Polen eines dem Schalter zugeordneten Magneten. Diese Flußänderung wird zur Auslösung einer Schaltfunktion ausgenutzt. Bei Überschreiten eines vorgebbaren Flußwertes führt der Schalter eine Schaltfunktion aus, indem beispielsweise ein Reedkontakt geöffnet oder geschlossen wird.

Zur Auslösung der Schaltfunktion wird ein Sicherheitsschuh verwendet, der in seinem vorderen Bereich mit einer ferromagnetischen Stahlkappe versehen ist. Diese Stahlkappe dient zum einen der Auslösung des Schalters, zum anderen dient sie dem Schutz des Fußes. Die Auslösung des Schalters erfolgt nur bei Verwendung des speziellen Schuhes mit Stahlkappe.

Einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Näherungsschalter in einem gesonderten Schutzgehäuse, welches separat von der Maschine angeordnet werden kann, eingebaut. Zweckmäßigerweise ist der Näherungsschalter von einem Schutzgehäuse, beispielsweise einem Stahlgehäuse, umgeben.

Einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist der Näherungsschalter, oder auch Näherungsinitiator genannt, innerhalb einer Aushöhlung im unteren Bereich der Maschine angeordnet, so daß er besonders vor herabfallenden Teilen, wie z. B. Gußstücken im Gießereibereich, geschützt ist. Insbesondere der Näherungsinitiator, d. h. der Teil des Näherungsschalters, der das auf die Annäherung ansprechende Teil enthält, ist im Bereich des Grundes der Aushöhlung angeordnet, so daß der Fuß relativ weit in die Aushöhlung hineingeschoben werden muß, um den Schalter auszulösen.

Es ist von Vorteil, die Aushöhlung seitlich durch Führungen zu begrenzen, die zum Grund der Aushöhlung hin schräg zusammenlaufen. Durch diese Führungen kann der auslösende Fuß mühelos zum Auslösebereich des Schalters geführt werden, ohne daß hierfür eine besondere Sorgfalt der Bedienungsperson erforderlich wäre. Ferner können die Führungen dem Schutz des Schalters vor einer Berührung mit dem Schuh dienen.

Vorzugsweise spricht der Näherungsschalter auf die Annäherung der Induktivität einer Hochfrequenzspule an, die durch Annäherung eines magnetisch wirksamen Körpers herbeigeführt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, soll die Erfindung beschrieben und näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Brinellprüfmaschine mit separater Sicherheitsschaltereinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltereinrichtung,

Fig. 3 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltereinrichtung und

Fig. 4 einen Horizontalschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Brinellprüfmaschine 10 wird durch eine Person 12 bedient. Die Person 12 trägt Sicherheitsschuhe 14 mit je einer Stahlkappe 16 im vorderen Schuhbereich. Auf dem Boden vor der Brinellprüfmaschine 10 ist eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltereinrichtung 18 angeordnet, die anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert werden wird. Die Brinellprüfmaschine 10 wird durch die Person 12 betätigt, indem diese ihren Fuß mit dem vorderen Ende des Sicherheitsschuhes 14 in eine Aushöhlung 20 der Sicherheitsschaltereinrichtung 18 schiebt. Hierbei wird, ohne daß der Schuh 14 unmittelbar ein Auslöseelement des Schalters berührt, eine Schaltfunktion ausgelöst, durch die die Brinellprüfmaschine 10 betätigt wird. Die Sicher­ heitsschaltereinrichtung 18 steht über (in Fig. 1 nicht dargestellten) elektrischen Leitungen 32, welche der Spannungsversorgung und der Signalübertragung dienen, mit der Brinellprüfmaschine 10 in Verbindung.

Die Sicherheitschaltereinrichtung kann, was nicht darge­ stellt wurde, auch in die im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel als Brinellprüfmaschine ausgebildete Maschine in­ tegriert sein, so daß sich im unteren Bereich der Maschine eine Aushöhlung befindet, in deren Grund der Näherungs­ initiator eines Näherungsschalters angebracht ist.

Die Sicherheitsschaltereinrichtung 18 gemäß den Fig. 2 bis 4 besteht aus einem im wesentlichen U-förmigen Stahlgehäuse 22, welches über nach außen vorstehende Flanschteile 24 mit einem Bodendeckel 26 verschraubbar ist. Eine Seite des Gehäuses 22 ist durch eine Rückwand 28 verschlossen, die eine Kabelverschraubung 30 mit Knick- und Kabelschutz zur Durchführung der Versorgungs- und Steuerleitungen 32 aufnimmt. Im mittleren Bereich ist das Innere des Gehäuses 22 durch eine Schottwand 34 unterteilt. In die Schottwand 34 ist ein Initiator 36 eingeschraubt. Es handelt sich bei diesem Initiator 36 um einen Näherungsschalter, der dann, wenn sich der Sicherheitsschuh 14 auf einen bestimmten Abstand annähert, ohne daß der Schalter berührt wird, eine Schaltfunktion ausführt. Um es der Bedienungsperson 12 zu erleichtern, den Fuß in den Auslösebereich des Initiators 36 zu bringen, sind seitlich im Bereich der Aushöhlung 20 des Gehäuses 22 je ein Fußleitblech 38 angebracht, z. B. angeschweißt. Das Fußleitblech 38 läuft zum Grund der Aushöhlung 20, also in Richtung Initiator 36, schräg zusammen. Die Anordnung der Fußleitbleche 38 kann so vorgesehen sein, daß das Hineinschieben des Sicherheits­ schuhes 14 in die Aushöhlung 20 in Richtung Initiator 36 begrenzt wird, so daß eine Berührung und Beschädigung des Initiators 36 durch den Sicherheitsschuh 14 vermieden wird.

Vor dem Initiator 36 kann ferner, was nicht dargestellt wurde, eine Schutzabdeckung angeordnet sein, durch die eine Berührung des Initiators durch den Schuh 14 verhindert wird. Die Schutzabdeckung muß hierbei aus geeignetem Material bestehen, um die Wirkungsweise des Initiators nicht zu behindern. Handelt es sich um einen Initiator, der aufgrund Veränderungen des Magnetfeldes im Annähe­ rungsbereich anspricht, so muß die Schutzabdeckung aus nichtmagnetischem Material, z.B. Kunststoff, bestehen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitsschal­ tereinrichtung ist folgende: Soll die Brinellprüfmaschine 10 betätigt werden, so führt die Bedienungsperson 12 ihren Sicherheitsschuh 14 in die Aushöhlung 20 der Sicherheitsschaltereinrichtung 18 ein. Der Schuh 14 wird dabei durch die seitlichen Fußleitbleche 38 geführt. Wird ein bestimmter Abstand zwischen Schuh 14 und Initiator 36 unterschritten, so löst der Näherungs­ schalter eine Schaltfunktion aus und die Brinellprüfma­ schine 10 führt den gewünschten Arbeitsschritt aus.

Bei dem Näherungsschalter kann es sich dabei um einen solchen handeln, der bei einer Änderung des magnetischen Flusses im Annäherungsbereich anspricht. Beispielsweise enthält der Näherungsschalter 36 eine HF-Spule, die ein Magnetfeld im Annäherungsbereich, also gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel in der Aushöhlung 20, erzeugt. Bei Annähe­ rung eines magnetisch wirksamen Gegenstandes, im vorliegen­ den Fall die Stahlkappe 16 des Sicherheitsschuhes 14, ändert sich die Induktivität der HF-Spule. Diese Induktivi­ tätsänderung wird erfaßt und führt bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes zur Auslösung der Schaltfunktion.

Claims (5)

1. Sicherheitsschaltereinrichtung zur Bedienung von Maschinen, insbesondere Brinellprüfmaschinen, mit einem Näherungsschalter zur Auslösung einer Maschinenfunktion, wobei der Näherungsschalter einen Sensor enthält, dem das Induktionsprinzip zugrunde liegt, so daß er bei Änderung der magnetischen Leitfähigkeit im Annäherungsbereich anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsschalter (36) als Fußschalter ausgebildet und durch die Annäherung eines Sicherheitsschuhes (14), der wenigstens in seinem vorderen Bereich eine Stahlkappe (16) trägt, auslösbar ist.

2. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsschalter (36) von einem Schutzgehäuse umgeben ist, welches gesondert von der Maschine (10) anordenbar ist.

3. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (10) in ihrem Fußbereich eine Aushöhlung (20) aufweist, in deren Grund der Sensor des Näherungsschalters (36) angebracht ist.

4. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung für den Sicherheitsschuh (14) seitlich an der Aushöhlung (20) Fußleitbleche (38) angeordnet sind, die zum Grund der Aushöhlung (20) hin schräg zusammenlaufen.

5. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsschalter (36) eine HF-Spule, die bei Annäherung eines magnetisch wirksamen Gegenstandes ihre Induktivität ändert, und eine Einrichtung zur Erfassung der Induktivitätsänderung enthält.