EP0801801A1 - Sicherheitsschalter - Google Patents

Sicherheitsschalter

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EP0801801A1
EP0801801A1 EP94922260A EP94922260A EP0801801A1 EP 0801801 A1 EP0801801 A1 EP 0801801A1 EP 94922260 A EP94922260 A EP 94922260A EP 94922260 A EP94922260 A EP 94922260A EP 0801801 A1 EP0801801 A1 EP 0801801A1
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EP
European Patent Office
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ram
key
locking
plunger
cam
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EP94922260A
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Inventor
Werner Rapp
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Euchner GmbH and Co KG
Original Assignee
Euchner GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H27/00—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings
    • H01H27/002—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings wherein one single insertion movement of a key comprises an unlocking stroke and a switch actuating stroke, e.g. security switch for safety guards
    • H01H27/007—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings wherein one single insertion movement of a key comprises an unlocking stroke and a switch actuating stroke, e.g. security switch for safety guards the switch being lockable by remote control, e.g. by electromagnet

Definitions

  • the invention relates to a safety switch which has the features of the preamble of claim 1.
  • Safety switches are used wherever it must be ensured that a door, a cover or the like, which in the closed state prevents access to the safety area of a machine, can only be opened when the machine is switched off, and a Switching on the machine is only possible when the door or the like is closed. If, in addition, it must be prevented that the key cannot be removed from the key channel of the safety switch and not the door or the like can be opened when the machine is switched off, but only when the machine has come to a standstill, the safety switches additionally indicate a locking device that causes the key to be held in the key channel during the period corresponding to the expiry time.
  • Known safety switches have an electromagnet for this purpose, which in the excited state either holds a bolt in the locking position or pulls the bolt held in the locking position by a prestressed spring out of the locking position.
  • the bolt acts in its locking position either with the plunger or directly with the key.
  • the object of the invention is to create a safety switch of the type mentioned at the beginning, the locking device of which can be implemented in a cost-effective and space-saving manner.
  • This problem is solved by a safety switch with the features of claim 1. Since, in the solution according to the invention, a section of the plunger is designed as an armature, only the stator part of the electromagnet is required as an additional component in comparison to safety switches without a blocking device, which leads to a significant cost reduction. But the space requirement is also reduced, on the one hand, by the fact that the stator part encompasses the plunger, and on the other hand, that components are not required which transmit the magnetic force generated by the stator part to the plunger in the form of a blocking force.
  • the locking flank which rests on the tappet when the locking device is active, and thereby prevents the ratchet from rotating, which is a prerequisite for removing the key from the key channel, can be formed by the flank of a locking recess in the cam track , in which the plunger can engage in the position of the ratchet wheel in which the key is fully inserted into the key channel and therefore the door to be secured or the like is completely closed.
  • the locking device can optionally effect a magnetic locking or a spring locking.
  • the electromagnet presses the tappet, usually against the force of a spring, against the cam track.
  • the tappet is pressed against the cam track by a prestressed spring. The electromagnet then unlocks the ratchet when excited.
  • the invention is explained in detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing.
  • the single figure shows a schematically illustrated section of the embodiment in the direction of the longitudinal axis of its plunger.
  • a safety switch designated as a whole by 1, has a cuboid housing 2 in the exemplary embodiment, which can be made of metal or plastic.
  • the housing 3 of a head part adjoins one end of the housing 2 and forms the key channel 4 for a key 5 serving as a switch actuating member.
  • the housing 3 made of metal or plastic, like the housing 2, is designed such that it is rotated not only in the position shown in the figure, but also in relation to this position by 90 ° or 180 ° with the housing 2 by means of not shown ter screws can be connected.
  • a plunger 6 is slidably mounted in the housing 2 in its longitudinal direction. Its lower end is in contact with an actuating bolt 7 of a switch 8 which is aligned with the plunger 6 and which contains at least one switching path which is closed when the key is fully inserted into the key channel 4 and is open, when the key 5 is pulled out of the key channel 4.
  • the upper end of the plunger 6 lies against a cam track 10 formed by a section of the outer surface of a ratchet wheel 9.
  • the axis of rotation of the ratchet wheel 9 mounted in the housing 3 crosses at right angles the longitudinal axis of the plunger 6.
  • the ratchet wheel 9 is provided with a radial incision 11, on one flank of which a transverse web 5 'of the key 5 is in contact comes when the key 5 is inserted into the key channel 4 becomes.
  • a longitudinally extending key 5 5 1 1 in which the ratchet 9 engages when it is taken when inserting the key 5 into the key channel 4 from the crosspiece 5' in the angular position shown in the figure becomes.
  • Locking elements (not shown) which can be actuated by means of the key 5 prevent the ratchet wheel 9 from being in the position shown in the drawing when the key is outside the key channel 4 with an aid, for example a screwdriver or a piece of wire Angular position can be rotated.
  • the stator part 12 of an electromagnet is arranged in the housing 2 concentrically with the plunger 6.
  • the stator part 12 surrounding the plunger 6 is connected to the housing 2 via a holder or the like.
  • the plunger 6 has a central section 6 ', the diameter of which is larger than the diameter of the two end sections.
  • the entire plunger 6 can therefore consist of a ferromagnetic material.
  • the length of this central section 6 1 is approximately equal to the axial length of the stator part 12, between the inner wall and outer surface of the central section 6 'there is only a relatively small air gap.
  • this is provided at the other end of the curved track 10, which has the smallest distance from the axis of rotation of the ratchet wheel 9, with a locking recess 15 into which the plunger 6 engages thanks to the force of the helical spring 13, when the ratchet wheel 9 is in the angular position in which the key 5 is fully inserted into the key channel 6.
  • the locking recess 15 forms a locking flank 15 'against the curved path 10.
  • Their course and the shape of the engaging in the locking recess 15 end of the plunger 6 are chosen so that self-locking is present.
  • the plunger 6 can therefore not be pushed out of the latching recess 15 if a torque is exerted clockwise on the switching wheel 9 when looking in the direction shown in the figure. Such a torque occurs when a force is exerted on the key 5 in the sense of being pulled out of the key channel 4.
  • the plunger 6 is held in engagement with the latching recess 15 by the coil spring 13. During this time, the key 5 cannot be removed from the key channel 4, since a corresponding rotation of the ratchet wheel 9 is prevented by the plunger 6. Switching off the machine does not yet result in release of the switching wheel 9 and thus the key 5. Only when the machine has come to a standstill is the stator part 12 excited and the plunger 6 is pulled out of the locking recess 15 by the electromagnet. The key 5 can then be pulled out of the key channel 4, the ratchet wheel 9 being rotated. The plunger 6 runs on the cam track 10 towards its high end, as a result of which the plunger 6 is moved against the force of the helical spring 13 against the switch 8 and inevitably opens the switching path located in the control circuit of the machine.

Description

Beschreibung
Sicherheitsschalter
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.
Sicherheitsschalter werden überall dort eingesetzt, wo sicher¬ gestellt werden muß, daß eine Tür, ein Deckel oder dgl. , welche im geschlossenen Zustand den Zugang zum Sicherheitsbe¬ reich einer Maschine verhindern, nur geöffnet werden kann, wenn die Maschine abgeschaltet ist, und ein Einschalten der Maschine nur möglich ist, wenn die Tür oder dgl. geschlossen ist. Wenn außerdem verhindert werden muß, daß nicht bereits mit dem Abschalten der Maschine, sondern erst dann, wenn die Maschine zum Stillstand gekommen ist, der Schlüssel aus dem Schlüsselkanal des Sicherheitsschalters herausgezogen und damit die Tür oder dgl. geöffnet werden kann, weisen die Sicherheitsschalter zusätzlich eine Sperrvorrichtung auf, die bewirkt, daß der Schlüssel während der der Auslaufzeit ent¬ sprechenden Zeitspanne im Schlüsselkanal festgehalten wird. Bekannte Sicherheitsschalter weisen zu diesem Zwecke einen Elektromagneten auf, der im erregten Zustand entweder einen Riegel in der Verriegelungsstellung hält oder den von einer vorgespannten Feder in der Verriegelungsstellung gehaltenen Riegel aus der Verriegelungsstellung zurückzieht. Der Riegel wirkt dabei in seiner Verriegelungsstellung entweder mit dem Stößel zusammen oder unmittelbar mit dem Schlüssel.
Da diese bekannten Lösungen sowohl im Hinblick auf die Kosten als auch den Platzbedarf aufwendig sind, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Sperrvorrichtung sich ko¬ stengünstig und raumsparend realisieren läßt. Diese Aufgabe löst ein Sicherheitsschalter mit den Merkmalen des Anspru¬ ches 1. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Abschnitt des Stößels als Anker ausgebildet ist, ist im Vergleich zu Sicherheits¬ schaltern ohne Sperrvorrichtung nur der Statorteil des Elek¬ tromagneten als zusätzliches Bauteil erforderlich, was zu einer deutlichen Kostenreduzierung führt. Aber auch der Platz¬ bedarf verringert sich zum einen dadurch, daß der Statorteil den Stößel umfaßt, zum anderen dadurch, daß Bauteile nicht erforderlich sind, welche die vom Statorteil erzeugte Magnet¬ kraft in Form einer Sperrkraft auf den Stößel übertragen.
Die Sperrflanke, die am Stößel anliegt, wenn die Sperrvorrich¬ tung wirksam ist, und dadurch ein Drehen des Schaltrades verhindert, was Voraussetzung für ein Herausziehen des Schlüs¬ sel aus dem Schlüsselkanal ist, kann durch die eine Flanke einer Rastvertiefung in der Kurvenbahn gebildet sein, in welche der Stößel in derjenigen Stellung des Schaltrades eingreifen kann, in welcher der Schlüssel vollständig in den Schlüsselkanal eingeführt und deshalb die zu sichernde Tür oder dgl. vollständig geschlossen ist.
Die Sperrvorrichtung kann wahlweise eine Magnetkraftverriege¬ lung oder eine Federkraftverriegelung bewirken. Im erstgenann¬ ten Falle drückt der Elektromagnet den Stößel, in der Regel gegen die Kraft einer Feder, gegen die Kurvenbahn. Im zweitge¬ nannten Falle wird der Stößel von einer vorgespannten Feder an die Kurvenbahn angedrückt. Der Elektromagnet entriegelt dann im erregten Zustand das Schaltrad.
Sofern die vom Statorteil des Elektromagneten auf den Stößel ausübbare Kraft ausreicht, um die für den Schlüssel vorge¬ schriebene Sperrkraft zu erzeugen oder die von einer vorge¬ spannten Feder erzeugte Sperrkraft zu kompensieren, braucht zwischen der Sperrflanke und dem Stößel keine Selbsthemmung vorhanden zu sein. In der Regel wird es aber vorteilhafter sein, eine Selbsthemmung vorzusehen, weil dann eine wesentlich geringere Magnetkraft ausreicht, was zu einem kleineren und damit sowohl kostengünstigeren als auch raumsparenderen Elek¬ tromagneten führt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematisch dargestellten Schnitt des Ausführungsbeispiels in Richtung der Längsachse seines Stößels.
Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Sicherheitsschalter weist ein im Ausführungsbeispiel quaderförmiges Gehäuse 2 auf, das aus Metall oder Kunststoff bestehen kann. An die eine Stirn¬ seite des Gehäuses 2 schließt sich das Gehäuse 3 eines Kopf¬ teils an, das den Schlüsselkanal 4 für einen als Schalterbetä¬ tigungsglied dienenden Schlüssel 5 bildet. Das wie das Gehäuse 2 aus Metall oder Kunststoff bestehende Gehäuse 3 ist so ausgebildet, daß es nicht nur in der in der Figur dargestell¬ ten Position, sondern auch gegenüber dieser Position um 90° oder 180° gedreht mit dem Gehäuse 2 mittels nicht dargestell¬ ter Schrauben verbunden werden kann.
Im Gehäuse 2 ist in dessen Längsrichtung verschiebbar ein Stößel 6 gelagert. Sein unteres Ende ist in Anlage an einem mit dem Stößel 6 fluchtenden Betätigungsbolzen 7 eines Schal¬ ters 8, der wenigstens eine Schaltstrecke enthält, die ge¬ schlossen ist, wenn der Schlüssel vollständig in den Schlüs¬ selkanal 4 eingeführt ist, und geöffnet ist, wenn der Schlüs¬ sel 5 aus dem Schlüsselkanal 4 herausgezogen ist.
Das obere Ende des Stößels 6 liegt an einer durch einen Ab¬ schnitt der Mantelfläche eines Schaltrades 9 gebildeten Kur¬ venbahn 10 an. Die Drehachse des im Gehäuse 3 gelagerten Schaltrades 9 kreuzt rechtwinklig die Längsachse des Stößels 6. Im Anschluß an das eine Ende der Kurvenbahn 10 ist das Schaltrad 9 mit einem radialen Einschnitt 11 versehen, an dessen eine Flanke ein Quersteg 5' des Schlüssels 5 in Anlage kommt, wenn der Schlüssel 5 in den Schlüsselkanal 4 eingeführt wird. An den Quersteg 5' schließt eine sich in Längsrichtung des Schlüssels 5 erstreckende Ausnehmung 51 1 an, in welche das Schaltrad 9 eingreift, wenn es beim Einführen des Schlüssels 5 in den Schlüsselkanal 4 vom Quersteg 5' in die in der Figur dargestellte Winkelposition mitgenommen wird. Nicht darge¬ stellte, mittels des Schlüssels 5 betätigbare Verriegelungs¬ elemente verhindern, daß dann, wenn der Schlüssel sich außer¬ halb des Schlüsselkanals 4 befindet, das Schaltrad 9 mit einem Hilfsmittel, beispielsweise einem Schraubendreher oder einem Drahtstück, in die in der Zeichnung dargestellte Winkelposi¬ tion gedreht werden kann.
Konzentrisch zum Stößel 6 ist im Gehäuse 2 der Statorteil 12 eines Elektromagneten angeordnet. Der den Stößel 6 umgebende Statorteil 12 ist über einen Halter oder dgl. mit dem Gehäuse 2 verbunden. Wie die Figur zeigt, weist der Stößel 6 einen Mittelabschnitt 6' auf, dessen Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der beiden Endabschnitte größer ist. Es kann deshalb der gesamte Stößel 6 aus einem ferromagnetischen Material bestehten. Die Länge dieses Mittelabschnittes 61 ist etwa gleich der axialen Länge des Statorteils 12, zwischen dessen Innenwand und Außenmantelfläche des Mittelabschnittes 6' nur ein relativ geringer Luftspalt vorhanden ist. Eine vorgespannte Schraubenfeder 13, welche den am Betätigungsbol¬ zen 7 anliegenden Endabschnitt des Stößels 6 umgibt und mit ihrem vom Schalter 8 wegweisenden Ende an einer Schulter des Stößels 6 abgestützt ist, stützt sich andererseits an einer gehäusefesten Platte 14 ab und drückt deshalb das obere Ende des Stößels 6 an die Außenmantelfläche des Schaltrades 9 an. Dieses ist, wie die Figur zeigt, am anderen Ende der Kurven¬ bahn 10, das den geringsten Abstand von der Drehachse des Schaltrades 9 hat, mit einer Rastvertiefung 15 versehen, in die der Stößel 6 dank der Kraft der Schraubenfeder 13 ein¬ greift, wenn sich das Schaltrad 9 in derjenigen Winkelposition befindet, in welche der Schlüssel 5 vollständig in den Schlüs¬ selkanal 6 eingeführt ist. Die Rastvertiefung 15 bildet gegen die Kurvenbahn 10 hin eine Sperrflanke 15' . Deren Verlauf und die Form des in die Rastvertiefung 15 eingreifenden Endes des Stößels 6 sind so gewählt, daß Selbsthemmung vorhanden ist. Der Stößel 6 kann also nicht aus der Rastvertiefung 15 heraus¬ geschoben werden-, wenn auf das Schaltrad 9 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß der Figur ausgeübt wird. Ein solches Drehmoment tritt auf, wenn auf den Schlüssel 5 eine Kraft im Sinne eines Herausziehens aus dem Schlüsselka¬ nal 4 ausgeübt wird.
Wenn der Stößel 6 in Eingriff mit der Rastvertiefung 15 ist, ist sein Mittelabschnitt 6' so weit aus dem Statorteil 12 gegen das Schaltrad 9 hin herausgeschoben, daß bei einer Erregung des Statorteils 12 die Verschiebung des Mittelab¬ schnittes 6' in den Statorteil 12 hinein gerade so groß ist, daß der Stößel 6 aus der Rastvertiefung ausgehoben wird. Die Verschiebung ist also gleich der Tiefe der Rastvertiefung 15.
So lange die Maschine, welcher der Sicherheitsschalter 1 zugeordnet ist, sich in Betrieb befindet, wird der Stößel 6 von der Schraubenfeder 13 in Eingriff mit der Rastvertiefung 15 gehalten. In dieser Zeit kann der Schlüssel 5 nicht aus dem Schlüsselkanal 4 herausgezogen werden, da eine entsprechende Drehung des Schaltrades 9 vom Stößel 6 verhindert wird. Auch das Abschalten der Maschine führt noch nicht zu einer Freigabe des Schaltrades 9 und damit des Schlüssels 5. Erst wenn die Maschine zum Stillstand gekommen ist, wird der Statorteil 12 erregt und der Stößel 6 aus der Rastvertiefung 15 vom Elektro¬ magneten herausgezogen. Dann kann der Schlüssel 5 aus dem Schlüsselkanal 4 hergezogen werden, wobei das Schaltrad 9 gedreht wird. Dabei läuft der Stößel 6 auf der Kurvenbahn 10 gegen deren hohes Ende hin wodurch der Stößel 6 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 13 gegen den Schalter 8 hin bewegt wird und die im Steuerkreis der Maschine liegende Schalt¬ strecke zwangsläufig öffnet.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Sicherheitsschalter mit einem längsverschiebbaren Stößel als Schalterbetätigungsglied, einem Schaltrad mit einer wenigstens eine Sperrflanke aufweisenden Kurvenbahn, an der eine vorgespannte Feder das eine Stößelende in Anlage hält, einem Schlüssel, mittels dessen das Schaltrad sowohl beim Einführen in einen Schlüsselkanal als auch beim Herauszie¬ hen zwangsläufig drehbar ist, und einer einen Elektro¬ magneten, dessen Statorteil im Gehäuse des Sicherheits¬ schalters festgelegt ist, aufweisende Sperrvorrichtung, mittels deren der Schlüssel für eine Verzögerungszeit gegen ein Herausziehen aus dem Schlüsselkanal sicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (6') des Stößels (6) als Anker des ihn umfassenden Statorteils (12) des Elektromagneten (6' , 12) ausgebildet ist.
2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Sperrflanke (151) durch eine Flanke einer Rastvertiefung (15) gebildet ist.
3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Sperrflanke (15') und der mit ihr zusam¬ menwirkende Bereich der Stößeloberfläche eine eine Selbst¬ hemmung ergebende Form haben.
EP94922260A 1993-08-23 1994-07-05 Sicherheitsschalter Expired - Lifetime EP0801801B1 (de)

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DE4328297A DE4328297C1 (de) 1993-08-23 1993-08-23 Sicherheitsschalter
DE4328297 1993-08-23
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EP0801801A1 true EP0801801A1 (de) 1997-10-22
EP0801801B1 EP0801801B1 (de) 1998-06-03

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