-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen verriegelbaren Schaltmechanismus,
der beispielsweise in einer Maschinenschutzvorrichtung verwendet
werden kann, um ein Öffnen
der Tür
der Maschinenschutzvorrichtung zu verhüten, bis vorbestimmte Bedingungen
erfüllt
sind.
-
Ein
verriegelbarer Schutzmechanismus ist im
US-Patent Nr. 5777284 beschrieben.
Dieser Mechanismus umfasst einen Schaltstößel, der in einem Gehäuse montiert
und relativ zu dem Gehäuse
entlang einer vorbestimmten Achse zwischen einer ersten entriegelten
Position und einer zweiten verriegelten Position verschieblich ist.
Ein Verriegelungsmechanismus ist zum Verriegeln des Schaltstößels in der
zweiten Position vorgesehen und der Schaltstößel betätigt einen Schaltmechanismus
infolge der Bewegung des Schaltstößels zwischen der ersten und
der zweiten Position. Der Verriegelungsmechanismus umfasst zwei
schwenkbar montierte Klinken, die normalerweise gegen den Schaltstößel vorgespannt
sind, so dass sie hinter eine axial ausgerichtete Oberfläche greifen
können,
die von dem Schaltstößel definiert
wird, wenn der Stößel in die
zweite Position bewegt wurde. Die Klinken können nur zurückgezogen
werden, um eine axiale Verschiebung des Schaltstößels zuzulassen, wenn eine
transversal zu dem Schaltstößel verlaufende
Platte in eine Klinkenlöseposition
gebracht wird. Die Klinkenlöseplatte wird
von einem Hebelmechanismus angetrieben, dessen Position von einem
Magnetventil gesteuert wird, das auf einer Seite des Schaltmechanismusgehäuses angeordnet
ist. Diese Anordnung funktioniert gut, ist aber relativ sperrig
und komplex.
-
Die
Dokumente
US-A-5062668 und
DE 2040046 A offenbaren
verriegelbare Schaltmechanismen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
verriegelbaren Schaltmechanismus bereitzustellen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein verriegelbarer Schaltmechanismus gemäß Anspruch 1
bereitgestellt.
-
Im
Gegensatz zu dem im
US-Patent 5777284 beschriebenen
Mechanismus beruht der Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
auf einem ersten Verriegelungselement, das eine axiale Verschiebung
des Schaltstößels nur
dann verhütet, wenn
ein zweites Verriegelungselement in eine Verriegelungsposition bewegt
wird. Dies bedeutet, dass kein relativ komplexer Mechanismus zum
Lösen einer
Klinke vorgesehen ist, sondern ein relativ einfacher und kompakter
Mechanismus bereitgestellt werden kann, der entweder so positioniert
werden kann, dass er das erste Verriegelungselement in einer Position
halt, in der eine axiale Verschiebung des Schaltstößels nicht
zulässig
ist, oder in einer Position, in der das erste Verriegelungselement
einfach durch eine axiale Bewegung des Schaltstößels verschoben werden kann.
Alle notwendigen Komponenten können
entlang einer gemeinsamen Achse mit der Schaltstößelachse in einer kompakten
und zuverlässigen
Baugruppe angeordnet werden.
-
Das
oder jedes erste Verriegelungselement umfasst vorzugsweise einen
Verriegelungsbolzen, der transversal relativ zur Verschiebungsachse
des Schaltstößels verläuft, wobei
der Verriegelungsbolzen in Richtung auf den Schaltstößel in einer
Richtung lotrecht zur Schaltstößelachse
federnd vorgespannt ist. Zwei Verriegelungsbolzen können auf
gegenüberliegenden
Seiten des Schaltstößels vorgesehen
werden. Die Verriegelungsbolzen können in einer Gehäusebaugruppe
montiert werden, die eine Öffnung
definiert, durch die der Schaltstößel reicht, wobei die Verriegelungsbolzen
von gegenüberliegenden
Seiten der Öffnung
durch in der Gehäusebaugruppe
gelagerte Federn federnd aufeinander zu vorgespannt werden. Die
Gehäusebaugruppe
kann einen Rahmen umfassen, der die Verriegelungsbolzen aufnimmt,
sowie Federn und eine Abdeckplatte, die die Verriegelungsbolzen
und Federn in der Baugruppe hält.
-
Vorzugsweise
umfasst das oder jedes zweite Verriegelungselement einen Verriegelungsarm,
der in einer Richtung parallel zur Achse des Schaltstößels verschieblich
ist und, wenn er in der verriegelten Position ist, auf der Seite
des ersten Verriegelungselementes fern von dem Schaltstößel verläuft, um
eine Verschiebung des ersten Verriegelungselementes in einer Richtung
von der Achse des Schaltstößels weg zu
verhindern.
-
Das
Profil kann von einer ringförmigen Schulter
definiert werden, die um den Schaltstößel herum verläuft. Diese
Schulter kann konisch sein, so dass sie die Verriegelungsbolzen
vom Schaltstößel weg
hebt, wenn der Mechanismus nicht im verriegelten Zustand ist.
-
Es
können
zwei Verriegelungsarme vorgesehen sein, um jeweilige Verriegelungsbolzen
gegen eine Verschiebung relativ zur Achse des Schaltstößels zu
sperren. Die Verriegelungsarme können
von einem Ende eines Magnetventilstößels ausgehend verlaufen, der
an einem Ende des Schaltstößels angeordnet
und entlang der Schaltstößelachse
durch eine Magnetventilwicklung in einem Magnetventilgehäuse verschieblich
ist. Das Magnetventil kann so angeordnet sein, dass die Verriegelungsarme,
wenn es erregt ist, aus der verriegelten Position verschoben werden,
oder es kann alternativ so angeordnet sein, dass im erregten Zustand
die Verriegelungsarme in die verriegelte Position verschoben werden.
-
Eine
Druckfeder kann zwischen dem Schalt- und dem Magnetventilstößel angeordnet
sein, um die Stößel auseinander
zu drücken,
und eine Druckfeder kann auch zwischen dem Magnetventilstößel und dem
Magnetventilgehäuse
angeordnet sein, um den Magnetventilstößel zu dem Schaltstößel bin
vorzuspannen. Der Schaltstößel kann
axial durch die Drehung einer Nocke von einer Referenzposition durch Einführen eines
Aktuators in den Mechanismus axial verschoben werden, wobei ein
Zurückziehen
des Aktuators nur dann verhindert wird, wenn die Nocke zurück in die
Referenzposition gedreht wird, und eine solche Drehung wird durch
den Verriegelungsmechanismus verhindert, wenn das oder jedes zweite
Verriegelungselement in der verriegelten Position ist.
-
Eine
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft mit
Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 eine
schematische weggeschnittene Ansicht eines Verriegelungsschaltmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem Schalter in einem unverriegelten Zustand;
-
2 den
Mechanismus von 1 nach dem Einführen eines
Aktuators zum Schalten des Mechanismus und zum Verriegeln des Mechanismus;
-
3 eine
perspektivische Teilansicht einiger der Komponenten des Mechanismus
der 1 und 2, die Komponenten in den Positionen
zeigen, die eingenommen werden, wenn der Schalter wie in 1 gezeigt
entriegelt ist;
-
4 eine
Seitenansicht der Komponenten von 3;
-
5 eine
perspektivische Teilansicht der in den 3 und 4 gezeigten
Komponenten, wobei diese Komponenten in der schalterverriegelten Position 2 entsprechen;
-
6 eine
Seitenansicht der in 5 gezeigten Komponenten;
-
7 den
Mechanismus der 1 bis 6 nach dem
Einführen
eines Aktuators, aber vor dem Verriegeln des Mechanismus;
-
8 das
Aufbringen einer Kraft zum Zurückziehen
des Aktuators, wenn der Mechanismus verriegelt ist;
-
9 den
Mechanismus nach dem Entriegeln des Mechanismus und dem teilweisen
Zurückziehen
des Aktuators;
-
10 eine
Perspektivansicht von montierten Komponenten des Verriegelungsmechanismus und 11 eine
auseinander gezogene Ansicht der Komponenten, aus denen sich die
Baugruppe von 10 zusammensetzt;
-
12 eine
Schnittansicht durch einen Magnetventilkolben, der im Mechanismus
der 1 bis 11 integriert ist;
-
13 eine
Perspektivansicht einer Magnetventilverriegelungsgabel, die in dem
Mechanismus der 1 bis 12 integriert
ist;
-
14 eine
Schnittansicht durch die Magnetventilverriegelungsgabel von 13;
-
15 eine
schematische ausgeschnittene Ansicht eines zweiten Verriegelungsschaltmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem Schalter in einem entriegelten Zustand;
-
16 den
Mechanismus von 15 nach dem Einführen eines
Aktuators und dem Verriegeln des Mechanismus; und
-
17 eine
Perspektivansicht einer Verriegelungsgabel, die in dem Mechanismus
der 15 und 16 integriert
ist.
-
Gemäß 1 umfasst
der illustrierte verriegelbare Schaltmechanismus ein Gehäuse 1,
in dem ein Stößel 2 verschiebbar
ist und das eine Kopfbaugruppe 3 trägt, die eine drehbare Nocke 4 trägt, wobei
die Nocke 4 um einen Bolzen 5 drehbar ist Der Stößel 2 hat
einen Metallkern, der ein äußeres Gehäuse 6 trägt, das
verschiebbar in einer Verschlusskappe 7 aufgenommen ist.
Der Stößel 2 ist
um seine Längsachse
symmetrisch und relativ zu dem Gehäuse 1 entlang dieser
Achse verschiebbar.
-
Das
Ende des Stößels 2 fern
von der Nocke 4 wird in einer Bohrung 8 aufgenommen,
in der sich eine Druckfeder 9 befindet, um den Stößel 2 in
der durch den Pfeil 10 angedeuteten Richtung vorzuspannen.
Die Bohrung 8 ist im Ende eines Magnetventilstößels 11 ausgebildet,
der in einem Magnetventilgehäuse 12 aufgenommen
ist. Wenn die Magnetventilwicklung (nicht dargestellt) im Magnetventilgehäuse 12 erregt
wird, dann wird der Magnetventilstößel 11 nach rechts
in 1 getrieben. Ein Aberregen des Magnetventils hat
zur Folge, dass der Magnetventilstößel 11 von der Druckfeder 13 (2),
die sich zwischen dem Magnetventilgehäuse 12 und einer Verriegelungsgabel 14 befindet,
die in eine Nut eingreift, die um das Ende des Magnetventilstößels 11 verläuft, in
dem die Bohrung 8 ausgebildet ist, nach links in 1 bewegt
wird.
-
Zwei
Verriegelungsbolzen 15 sind auf beiden Seiten des Stößels 2 positioniert,
wobei die Verriegelungsbolzen 15 von den Federn 16 gegen
den Stößel 2 vorgespannt
werden. Die Verriegelungsbolzen 15 und die Federn 16 werden
in einer Gehäusebaugruppe
gehalten, die von einem Rahmen 17 und einer Abdeckplatte 18 gebildet
wird. Es ist ersichtlich, dass mit dem Stößel 2 in der in 1 gezeigten
Position die Bolzen 15 in einem Abstand von der Achse des Stößels 2 gehalten
werden, so dass sie die Passage von Armen 19, die von der
Verriegelungsgabel 14 gelagert werden, in der Richtung
des Pfeils 10 behindern.
-
2 zeigt
die Baugruppe von 1 nach dem Einführen eines
Aktuators 20 in die Kopfbaugruppe 3, um eine Drehung
der Nocke 4 zu bewirken. Eine solche Drehung der Nocke 4 ermöglicht es, dass
sich der Stößel 2 auf
den Bolzen 5 zu bewegt. Infolgedessen wird ein Profil 21 in
Form einer ringförmigen
Schulter auf dem Stößel 2 zur
linken Seite der Verriegelungsbolzen 15 bewegt. Die Verriegelungsbolzen 15 werden
zueinander hin vorgespannt, so dass sie mit dem Stößel 2 in
Kontakt bleiben, so dass die Anne 19 der Verriegelungsgabel 14 die
Verriegelungsbolzen 15 passieren können.
-
Der
Aktuator
20 und die Nocke
4 sind so gestaltet,
dass ein Einführen
des Aktuators in die Kopfbaugruppe
3 bewirkt, dass sich
die Nocke von einer Referenzposition, die die Position der Nocke
4 wie
in
1 gezeigt ist, dreht. Auf eine bekannte Weise
definiert der Aktuator Vorsprünge
(nicht dargestellt), die in Aussparungen eingreifen, die von der
Nocke
4 gebildet werden (wie in
2 gezeigt),
so dass der Aktuator
20 nach dem Drehen der Nocke
4 aus
der Referenzposition nur dann von der Kopfbaugruppe
3 abgezogen
werden kann, wenn die Nocke
4 zurück in die Referenzposition
gedreht wurde. Ein Aktuator- und Nockenmechanismus dieses allgemeinen
Typs ist in dem oben erwähnten
US-Patent Nr. 5777284 beschrieben.
-
Die 3 und 4 zeigen
die Baugruppe im entriegelten Zustand. In 3 wurde
der Magnetventilstößel 11 in
die Position bewegt, die er einnimmt, wenn das Magnetventil erregt
ist, und der Stößel 2 ist
in der Position, in der er von der Nocke 4 so weit wie
möglich
auf das Magnetventilgehäuse 12 zu verschoben
wird. Infolgedessen ist der Abstand zwischen den Bolzen 15 derart,
dass selbst dann, wenn das Magnetventil dann aberregt wird, die
Arme 19 sich nicht an den Bolzen 15 vorbei bewegen
können. Die
Bolzen 15 schränken
daher die axiale Verschiebung des Stößels 2 in keiner Weise
ein. Im Gegensatz dazu drücken,
wie in den 5 und 6 gezeigt,
wenn die Nocke 4 dann zum Verschieben des Stößels 2 gedreht
wird, so dass die Bolzen 15 an der durch den Stößel 2 definierten
profilierten Schulter 21 herab fallen können, die Federn 16 die
Verriegelungsbolzen 15 zueinander hin, um die Schulter 21 zu umgreifen.
Das Aberregen des Magnetventils hat dann zur Folge, dass die Arme 19 an
den Bolzen 15 vorbei ausgefahren werden und die Bolzen 15 an
einer Bewegung voneinander weg hindern. Daher ist jeder Versuch,
den Stößel 2 in
Richtung auf das Magnetventilgehäuse 12 zu
drücken,
erfolglos, weil die Bolzen 15 zwischen dem Profil 21 und
den Armen 19 festklemmen.
-
7 zeigt
die Baugruppe nach dem Verschieben des Stößels 2 in Richtung
auf den Nockenbolzen 5. Wenn das Magnetventil nicht erregt
ist, greifen die Arme 19 der Verriegelungsgabel 14 um die
Bolzen 15 wie in den 5 und 6 gezeigt ein.
In der in 7 gezeigten Konfiguration wurde das
Magnetventil jedoch erregt und die Amine 19 werden nach
rechts verschoben. Die Verriegelungsbolzen 15 werden dann
in keiner Weise an einer Bewegung gegen die von den Federn 16 erzeugte
Vorspannkraft gehindert. Wenn also der Aktuator 20 von der
Kopfbaugruppe 3 zurückgezogen
werden sollte, dann würde
dies zu einer Verschiebung des Stößels 2 nach rechts
in 7 führen,
und eine solche Bewegung wird zugelassen, da die konische Oberfläche der
Schulter 21 gegen die beiden Verriegelungsbolzen 15 drücken und
sie auseinander zwingen würde.
-
8 zeigt
die Baugruppe, wenn versucht wird, den Aktuator 21 zurückzuziehen,
wenn die Baugruppe in der in 2 gezeigten
Konfiguration ist, d. h. wenn die Bolzen 15 von den Armen 19 in
ihrer Position verriegelt werden. Ein Ziehen am Aktuator 21 bewirkt,
dass sich die Nocke 4 im Uhrzeigersinn in 8 dreht,
so dass eine axiale Kraft auf den Stößel 2 aufgebracht
und dieser veranlasst wird, sich in der von dem Pfeil 22 angedeuteten
Richtung zu bewegen. Einer solchen Verschiebung wirken jedoch die Verriegelungsbolzen 15 entgegen,
die an dem Profil 21 anliegen. Die Arme 19 verhindern
ein Auseinanderbewegen der Bolzen 15 und so wird eine weitere axiale
Verschiebung des Stößels 2 verhindert.
-
Im
Gegensatz dazu wird, wenn das Magnetventil so erregt wird, dass
es die Arme 19 in die in 7 gezeigte
Position verschiebt, und der Aktuator 20 aus der Kopfbaugruppe 3 herausgezogen
wird, einem Drehen der Nocke 4 nicht durch einen Kontakt zwischen
den Bolzen 15 und dem Profil 21 entgegengewirkt
und infolgedessen kann der Stößel 2 in
der Richtung von Pfeil 23 wie in 9 gezeigt
verschoben werden.
-
10 zeigt
die Gehäusebaugruppe
für die Verriegelungsbolzen 15 und
Federn 16 und 11 zeigt die Komponenten der
Baugruppe von 10 in einer auseinander gezogenen
Form.
-
12 ist
eine Schnittansicht durch den Magnetventilstößel 11 und zeigt die
Bohrung 8 und die Nut, die um das Ende des Stößels 11 herum
verläuft, in
dem die Bohrung 8 vorgesehen ist, wobei in diese Nut die
in den 13 und 14 gezeigte
Verriegelungsgabel 14 eingreift.
-
In
den 13 und 14 hat
die Verriegelungsgabel, die die Verriegelungsarme 19 lagert,
einen C-förmigen
Körper,
der eine nach innen vorstehende Kante 24 definiert, wobei
diese Kante in dem Schlitz aufgenommen wird, der um das Ende des
in 12 gezeigten Magnetventilstößels 11 herum ausgebildet
ist. Die Innenflächen
der Gabelarme 19 sind konisch gebildet, so dass sich die
Arme 19 nach dem Erregen des Magnetventils leicht aus dem
Eingriff mit den Bolzen 15 lösen.
-
In
Anbetracht des Aufbaus der Stößel- und Verriegelungsgabelkombination
ist es eine relativ leichte Sache, die Kombination zusammenzusetzen. In
einer alternativen Ausgestaltung wäre es natürlich möglich, den Stößel 11 und
die Verriegelungsgabel 14 einschließlich der Verriegelungsgabelarme 19 als einstückige Komponente
zu fertigen.
-
In
der Ausgestaltung der 1 bis 14 ist eine
Erregung des Magnetventils zum Lösen
des Verriegelungsmechanismus notwendig. Das Magnetventil wird nicht
erregt, ausgenommen dann, wenn der Verriegelungsmechanismus gelöst werden
soll. Im Falle eines Stromausfalls bei verriegeltem Mechanismus
ist es nicht möglich,
den Mechanismus zu entriegeln, und daher ist es nicht möglich, den
Aktuator von der Nocke zu lösen.
Der Aktuator kann erst nach dem Wiederherstellen der Stromversorgung
gelöst
werden. In einigen Anwendungen kann dies ein erheblicher Nachteil
sein. Die 15 bis 17 illustrieren
eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, in der dieser Nachteil
vermieden wird, da sie auf einem Magnetventil beruht, das beim Verriegeln
des Schalters erregt und nach dem Lösen des Schaltverriegelungsmechanismus
aberregt wird.
-
In
den 15 bis 17 erhielten
Komponenten der zweiten Ausgestaltung, die mit Komponenten der in
den 1 bis 14 gezeigten ersten Ausgestaltung äquivalent
sind, dieselben Bezugsziffern. So wird in der zweiten Ausgestaltung
ein Stößel 2 von
einer Druckfeder 9 gegen eine Nocke 4 vorgespannt.
Der Stößel 2 befindet
sich zwischen einem Paar Verriegelungsbolzen 15, die von
Federn 16 gegen die Seiten des Stößels 2 vorgespannt
werden. Der Stößel 2 definiert
eine Schulter 21, hinter der die Verriegelungsbolzen 15 eingreifen,
wenn der Stößel 2 zu
einem Bolzen 5 bin verschoben wird, um den sich die Nocke
dreht. 15 zeigt den Verriegelungsmechanismus
vor dem Einführen
eines Aktuators in die Baugruppe, um die Nocke zu drehen. In dieser
Konfiguration können
die Verriegelungsbolzen 15 nicht hinter der Schulter 21 eingreifen. 16 zeigt
den Mechanismus nach dem Verschieben des Stößels 2 infolge des
Drehens der Nocke 4. In dieser Konfiguration werden die
Bolzen 15 von den Federn 16 nach innen vorgespannt,
um hinter der Schulter 21 einzugreifen. 16 zeigt
die Verriegelungsbolzen 15 nach dem Verschieben einer Verriegelungsgabel 14,
so dass Verriegelungsarme 19 außerhalb der Verriegelungsbolzen 15 verlaufen
und dadurch verhindern, dass sich die Verriegelungsbolzen 15 nach
außen
bewegen. In dem in 16 gezeigten Zustand kann der
Stößel 2 daher
nicht nach rechts in 16 bewegt werden, da eine solche
Bewegung durch ein Ineinandergreifen zwischen Schulter 21 und
Verriegelungsbolzen 15 verhindert würde.
-
Die
Verriegelungsgabel 14 ist am Magnetventilstößel 11 montiert
und wird von einer Druckfeder 13 zu der Nocke 4 hin
vorgespannt. Wenn das Magnetventil aberregt wird, dann stellt die
Feder 13 sicher, dass die Verriegelungsarme 19 von
den Verriegelungsbolzen 15 weg verschoben werden. Der Mechanismus
ist daher entriegelt, da eine axiale Bewegung des Stößels 2 nicht
behindert wird. Wenn das Magnetventil erregt wird, dann wird der
Stößel 11 nach
rechts in 16 getrieben, so dass, vorausgesetzt
der Stößel 2 ist
in der in 16 gezeigten Position, die Verriegelungsarme 19 außerhalb
der Verriegelungsbolzen 15 eingreifen können, wodurch der Mechanismus
verriegelt wird.
-
Mit
der in den 15 und 16 illustrierten Anordnung
bleibt der Schalter nur so lange verriegelt, wie das Magnetventil
erregt ist. Wenn der Mechanismus wieder entriegelt werden soll,
dann wird einfach das Magnetventil aberregt. Man wird verstehen,
dass der Mechanismus bei einer solchen Anordnung im Falle eines
Stromausfalls automatisch entriegelt wird. Dies ist in einigen Anwendungen
ein erheblicher Vorteil. Im Gegensatz dazu erfordert mit dem in
den 1 bis 14 illustrierten Mechanismus
das Entriegeln des Mechanismus ein Erregen des Magnetventils und
daher wäre
es im Falle eines Stromausfalls nicht möglich, den Aktuator 20 von
der Nocke 4 zu lösen.
-
17 illustriert
die Struktur der Verriegelungsgabel 14 der Ausgestaltung
der 15 und 16 ausführlicher.
Man stellt fest, dass die Verriegelungsarme 19 an einer
L-förmigen
Erweiterung 25 der Verriegelungsgabel 14 montiert
sind, wobei die Verriegelungsgabel 14 einen C-förmigen Körper definiert,
der eine nach innen vorstehende Kante definiert, die in einem um
das Ende des Magnetventilstößels 11 herum
ausgebildeten Schlitz aufgenommen wird.