DE4313003C2 - Sicherheitseinrichtung für schlüsselbetätigte, rotierende Spannmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für schlüssel­ betätigte, rotierende Spannmittel entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Rotierende Spannmittel, welche durch einen Spannschlüssel betä­ tigt werden, findet man besonders an Werkzeugmaschinen wie Bohr-, Fräs- und Drehmaschinen. Diese Sicherheitseinrichtung für schlüs­ selbetätigte, rotierende Spannmittel läßt sich auch auf anderen Gebieten mit ebenfalls rotierenden Spannzeugen anwenden. Stell­ vertretend für alle in Frage kommende Fälle wird dies am Beispiel einer Drehmaschine erläutert.

Um Werkstücke bzw. auch Werkzeuge einspannen zu können, werden von Hand mit entsprechendem Kraftaufwand über den Spannschlüssel die Spannbacken am Spannmittel betätigt.

Wird das Abziehen des Spannschlüssels vergessen, so wird, da die Maschinen zum Teil mit hohen Drehzahlen arbeiten, der Spann­ schlüssel beim Einschalten mit großer Wucht weggeschleudert. Da­ bei kann es vorkommen, daß sich der Bediener der Maschine selbst oder andere Personen in dem Gefahrenbereich befinden, welche dann mehr oder weniger starke Verletzungen davon tragen können. Diese Situationen treten täglich in der Praxis, insbesondere in der Be­ rufs- und Schulausbildung auf.

In der Berufsschule sollen in Gruppenarbeit (mehrere Schüler an einer Maschine) Versuche durchgeführt werden. Sobald mehrere Schüler beisammen sind, läßt häufig die Aufmerksamkeit zu wün­ schen übrig. Hinzu kommt bei manchen Schülergruppen durch man­ gelndes Verständnis, Überforderung und hohe Fehlzeiten, daß sie den Spannschlüssel im Spannmittel festhalten und sogar selbst die Maschine einschalten.

Spannschlüssel mit Abdrückstift oder Abdrückhülse, wie sie im Handel erhältlich sind, bringen nicht den erhofften Erfolg, da es bei Gruppenarbeit vorkommen kann, daß der eine Schüler das Werk­ stück mittels Spannschlüssel festspannt, der andere derweilen die Maschine einschaltet. Durch Beschädigungen am Spannschlüssel wird die Funktion der Sicherungen beeinträchtigt.

Spannschlüsselhalterungen mit eingebautem Drucktastschalter (Grenztaster), DE-OS 21 51 432, welche durch den eingehängten Spannschlüssel betätigt werden und somit den Stromkreis der Ma­ schine schließen, können auch durch einfache Teile bzw. mit dem Finger betätigt werden. Wird dieser Drucktastschalter nur als Schließer in den Stromkreis eingebaut, so kann dadurch die Ma­ schine ein- und ausgeschaltet werden, wenn der eigentlich dafür vorgesehene Ein-Aus-Schalter eingerückt bleibt. Hierdurch können weitere Gefahrensituationen entstehen.

Schutzhauben über dem Spannmittel, welche z. T. von Drehmaschinen­ herstellern angeboten werden, werden teilweise auch durch elektr. Grenzschalter überwacht. Diese Schutzhauben müssen jedoch vor dem Spannen der Werkstücke geöffnet, und nach dem Spannen wieder ge­ schlossen werden. Es sind also zusätzliche Handgriffe nötig.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt folgende Aufgabenstellung zugrunde:

• 1. Die Maschinenspindel darf nur inganggesetzt werden können, wenn der Spannschlüssel sich in der dafür bestimmten Spann­ schlüsselhalterung befindet.
• 2. Die Sicherheitseinrichtung soll direkt auf den Antriebsstrom­ kreis der Maschinenspindel wirken.
• 3. Das Wiedereinschalten nach Herausnahme des Spannschlüssels und Wiedereinsetzen in die Spannschlüsselhalterung darf auch bei eingerücktem Einschalthebel nicht möglich sein.
• 4. Der Spannschlüssel soll am Spannmittel mit einer Hand betätigt werden können, damit die andere Hand zum Halten von Werkstüc­ ken frei ist.
• 5. Der Spannschlüssel soll bei normalem Gebrauch, das heißt, bei stillstehender Maschine und Herausnahme aus der Spannschlüs­ selhalterung, den Antriebsstromkreis der Maschine nicht ab­ schalten.
• 6. Ein einfaches Umgehen der Spannschlüsselüberwachung darf nicht möglich sein.
• 7. Die Spannschlüsselhalterung sollte an jeder Maschine in gün­ stiger Position angebracht werden können.
• 8. Es soll eine sichere, gegen Schmutz, Späne und Kühlschmier­ stoffe unempfindliche, sowie wartungsfreie Sicherheitseinrich­ tung sein.
• 9. Das Spannen von Werkstücken soll ohne zusätzliche Handgriffe für eine Sicherheitseinrichtung möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Spannschlüsselhalterung, welche vom Spann­ mittel unabhängig ist, wird an der Maschine so befestigt, daß der in ihr abgelegte Spannschlüssel bequem gegriffen werden kann. Nä­ herungsschalter im Spannschlüsselhalter in Achsrichtung angeord­ net, werden durch bedämpfende und nicht bedämpfende Flächen am Spannschlüssel z. B. Einstiche, beeinflußt und geben den Antriebs­ stromkreis der Maschine frei. Die Maschine kann nun inganggesetzt werden. Da Näherungsschalter mit kleiner aktiver Fläche und ge­ ringem Schaltabstand verwendet werden, reagiert die Sicherheits­ einrichtung spontan. Hebt man bei laufender Maschine den Spann­ schlüssel aus der Spannschlüsselhalterung heraus, so wird der Ar­ beitsstromkreis der Maschine unterbrochen und diese stillgesetzt. Wiederablage des Spannschlüssels im Spannschlüsselhalter läßt die Maschine nun nicht wieder anlaufen, da das Netzteil, welches die Näherungsschalter mit Strom versorgt, hinter dem abgefallenen Hauptschütz des Arbeitsstromkreises liegt. Ein Öffner in einem Grenzschalter, über den durch das Einschalten der Maschine mit dem Einschalthebel der zu den Näherungsschaltern parallel ge­ schaltete Stromkreis zwangsweise unterbrochen wurde, muß nun durch Setzen dem Einschalthebels in Aus-Stellung geschlossen wer­ den, damit das Hauptschütz wieder in Selbsthaltung versetzt wer­ den kann. Diese Parallelschaltung ermöglicht auch den Gebrauch des Spannschlüssels bei stillstehender Maschine, ohne daß das Hauptschütz abfällt.

Ein einfaches Umgehen der Spannschlüsselüberwachung wird dadurch verhindert, daß der obere Näherungsschalter auf einen Öffner wirkt und bei hineinhalten eines einfachen Werkstückes in die Spannschlüsselhalterung der Haltestromkreis für das Hauptschütz unterbrochen wird. Soll dasselbe auch von unten nicht möglich sein, so werden 3 bzw. mehrere Näherungsschalter eingebaut, wobei der untere und der obere jeweils als Öffner wirken.

Da es sich hier um eine Sicherheitsschaltung handelt, müssen sämtliche Kontakte von Schützen zwangsgeführt sein.

Die Vorteile der Erfindung:

• 1. Der Bediener der Maschine wird gezwungen den Spannschlüssel des Spannmittels vor dem Einschalten der Maschine abzuziehen. Dadurch wird die Unfallgefahr für den Menschen durch diese Sicherheitseinrichtung ausgeschaltet.
• 2. Desweiteren ist eine Wiedereinschaltsicherung über den Strom­ pfad 24 Blatt 2 vorhanden. Das heißt, daß die Maschine nicht inganggesetzt werden kann, wenn der Einrückhebel den Schalter a2 bereits oder noch auf Stellung 1 oder 2 geschaltet hat.
• 3. An der Maschine wird Ordnung gehalten, da der Spannschlüssel sich immer an der gleichen Stelle befindet und nicht gesucht werden muß (Selbsterziehungseffekt); sich immer in gleicher Greifposition befindet (Zeiteinsparung).
• 4. Der Spannschlüssel liegt nicht mehr auf der Ablage zwischen bzw. auf den Meßwerkzeugen. Diese erhalten durch den Spann­ schlüssel keine Beschädigungen mehr.
• 5. Der Spannschlüssel kann einhändig betätigt werden (ohne hi­ neindrücken), wobei die 2. Hand z. B. zum Halten des Werkstüc­ kes frei ist.
• 6. Für die Sicherheitseinrichtung müssen keine zusätzlichen Hand­ griffe getätigt werden.
• 7. Sicher und unempfindlich
• - Näherungsschalter arbeiten im Bedienbereich mit 24 V
• - Näherungsschalter sind durch des Gehäuse geschützt
• - Das Gehäuse ist nach unten offen, damit Schmutz, Späne und Kühlschmierstoffe nicht gesammelt werden und die Funktion beeinträchtigen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach An­ spruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Blätter 1, 2 und 3 erläutert. Es zeigen:

Blatt 1 Fig. 1 und 2 den Spannschlüsselhalter mit dem codier­ ten Spannschlüssel und den Näherungsschaltern (Sensoren),

Blatt 2 wie und an welcher Stelle eines Stromlaufplanes einer Maschine der elektrische Teil der Sicherheitseinrich­ tung eingebaut werden muß,

Blatt 3 wie die Näherungsschalter (Sensoren) an den 24 V DC an­ geschlossen werden müssen und wie sie mit den Schützen verbunden sind.

In der Fig. 1 und 2 ist der Spannschlüssel 1 mit dem Spannschlüs­ selhalter 2 und die Anordnung der jeweiligen Näherungsschalter in den Bohrungen 3.1 bis 3.5 zu sehen. Über das Distanzrohr 4 sind die Teile mit der Maschine 6 verbunden. In ihm werden auch die elektrischen Leitungen der Näherungsschalter in die Maschine 6 ge­ führt. Die Befestigungsschrauben 5 werden möglichst vom Maschinen­ gestellinnern durch das Distanzrohr 4 geführt. Somit kann in vie­ len Fällen ein einfaches öffnen der Sicherheitseinrichtung verhin­ dert werden.

Nach der obigen Schilderung kann die Maschine inganggesetzt wer­ den. Auf Blatt 2 ist zu sehen, daß nach Betätigen des Hauptschal­ ters a1 über den Wischkontakt S4 (oder Tastschalter) der Strom­ kreis des Strompfades 24 geschlossen wird und das Schütz K1 an­ zieht, wodurch der Antriebsstromkreis ebenfalls geschlossen wird. Die Selbsthaltung in Strompfad 23 ist aktiv. Da das 24 V DC-Netz­ teil hinter dem K1, Strompfad 26, angeschlossen ist, wird nun der Strompfad 22 wie folgt geschlossen.

Der Näherungsschalter S1 in Bohrung 3.1 (Blatt 1) wird nicht be­ dämpft, da der Einstich am Spannschlüssel 1 dies verhindert. Das Schütz K3 auf Blatt 3 zieht nicht an, und der Öffner in Strompfad 22 in Blatt 2 bleibt in geschlossener Stellung. Der Näherungsschalter 52 wird bedämpft. Das Schütz K4 in Blatt 3 zieht an und schließt somit den Strompfad 22 auf Blatt 2.

Wird die Maschine 6 über den EIN-AUS-Wendeschalter a2 eingeschal­ tet, so öffnet der dadurch betätigte Endschalter S3 den Strompfad 24. Sobald auf der Motorseite des Schalters a2 der gemeinsame Lei­ ter W für Schaltstellung 1 und 2 mit Strom versorgt wird, zieht das Schütz K2 an und öffnet zusätzlich den Pfad 24. Dieses Schütz K2 kann entfallen, wenn gewährleistet ist, daß der Endschalter S3 sicher geöffnet hat, bevor der Motor anläuft. Wenn nun die Maschi­ ne 6 läuft wird das Schütz K1 über den Strompfad 22 gehalten.

Wird der Spannschlüssel 1 in Blatt 1 aus der Spannschlüsselhalte­ rung 2 entfernt, so wird nach kurzem Anheben der Näherungsschalter 51 bedämpft. Dies hat zur Folge, daß das K3 auf Blatt 3 anzieht und somit der Strompfad 22 auf Blatt 2 geöffnet wird. Die Maschine 6 kann über S4 jetzt nicht eingeschaltet werden, da die Strompfade 22 und 24 geöffnet sind. Die Maschine 6 würde sofort unkontrol­ liert anlaufen. Nun muß zuerst der EIN-AUS- Wendeschalter a2 auf Stellung O gebracht werden, damit sich der Strompfad 24 über den S3 schließt (Wiedereinschaltsicherung). Eine gefährliche Situation kann somit nicht entstehen.

Durch unterschiedliche Bestückung der Spannschlüsselhalterung 2 mit Näherungsschaltern in Fig. 3 Blatt 3, und der Veränderung des Abstandes zwischen der Auflagefläche des Spannschlüssels 1 zum Näherungsschalter, können die Spannschlüssel 1 auf Wunsch be­ stimmten Maschinen fest zugeordnet werden.

Der Einbau von mehr als 2 Näherungsschaltern S1, S2, welche dann entsprechend auf den Stromkreis der Maschine 6 wirken, ist eben­ falls möglich, siehe Fig. 1, 3 Näherungsschalter in Bohrungen 3.1, 3.2 und 3.3.

Claims (7)

1. Sicherheitseinrichtung für schlüsselbetätigte, rotierende Spannmittel, mit einem Spannschlüssel, einer Spannschlüssel­ halterung und einer in der Spannschlüsselhalterung vorhandenen Kontakteinrichtung, die mit dem Antriebsstromkreis der die Spannmittel tragenden Maschinenspindel in Wirkverbindung steht um bei fehlendem Spannschlüssel in der Spannschlüsselhalterung ein Ingangsetzen der Maschinenspindel zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung im Spannschlüsselhalter (2) in Bohrun­ gen (3.1 bis 3.5) radial angeordnete, als Näherungsschalter (S1, S2) ausgebildete Sensoren sind, wobei die Näherungsschal­ ter (S1, S2) mit im Spannschlüssel (1) vorhandenen Einstichen in Form von Codierungen zusammenwirken und somit den Antriebs­ stromkreis der Maschine (6) freigeben.

2. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Näherungsschalter (S1+S2) jeweils ein Schütz (K3, K4) schalten, deren Kontakte in Reihe (Blatt 2 Strompfad 22) und pa­ rallel zu dem Haltestromkreis (24) beeinflussenden Schalter (S3) liegen, wodurch das den Antriebsstromkreis der Maschi­ ne (6) freigebende Schütz (K1) geschaltet wird.

3. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von 2 Näherungsschaltern (S1, S2) der 1. Näherungs­ schalter (S1) nicht bedämpft ist, um das Umgehen mit einem von oben eingeführten Werkstück zu verhindern und der 2. Nähe­ rungsschalter (S2) bedämpft ist, um den Stromkreis zu schlie­ ßen.

4. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von mehr als 2 Näherungsschaltern (S1, S2) der oberste und der unterste Näherungsschalter nicht bedämpft werden.

5. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Maschinen auf Wunsch jeder Maschine ein bestimmter Spannschlüssel zugeordnet ist,

• - wobei die Spannschlüssel unterschiedliche Abstände der be­ einflussenden Flächen aufweisen,
• - wobei im Spannschlüsselhalter die Näherungsschalter unter­ schiedlich angeordnet sind,
• - wobei jeder Spannschlüssel eine unterschiedliche Eintauch­ tiefe in den Spannschlüsselhalter aufweist,
• - Näherungsschalter mit unterschiedlichen Schaltabständen ein­ gebaut sind,
• - und Näherungsschalter mit unterschiedlich aktiven Flächen verwendet werden.

6. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netzgerät (N) hinter das Hauptschütz (K1) angeordnet ist und somit das Ein- und Ausschalten mit dem Spannschlüssel (1) bei eingerücktem Wendeschalter (a2) unmöglich wird.

7. Sicherheitseinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Endschalter (S3) im Strompfad (24) eine Wiederein­ schaltsicherung eingebaut ist.