EP2047494B1 - Sicherheitsschalteinrichtung für die verriegelung einer schutzeinrichtung - Google Patents

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EP2047494B1
EP2047494B1 EP07786406.4A EP07786406A EP2047494B1 EP 2047494 B1 EP2047494 B1 EP 2047494B1 EP 07786406 A EP07786406 A EP 07786406A EP 2047494 B1 EP2047494 B1 EP 2047494B1
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EP
European Patent Office
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bolt
switching device
locking
locking pin
accordance
Prior art date
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EP07786406.4A
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EP2047494A1 (de
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Frank Bruchschmidt
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Original Assignee
Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
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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
    • 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 switching device for locking a protective device, such as a protective door of a motor or an industrial robot or drgl.
  • a particular problem with safety switching devices occurs when particularly high, acting on the operating bar tensile forces occur that lead to the destruction of the lock, whereby the protection device is disabled. Which may mean that with the drive head disengaged, removed or destroyed (by shearing off or even disassembling the drive head), it is possible for the safety switching device to change to a normally safe switching state, i. The contact is switched as if the protective device (protective door) was closed and locked. This means that the protected system (motor or machine) can be operated with the safety guard open.
  • a safety switching device for locking a protective device is in the document DE 31 12 097 A1 shown in which a plunger protrudes when inserted actuator in a window-like recess of the actuating element.
  • a pivotable by the actuating element between a first and a second position locking disc is provided, which has a slot-like opening with different widths at the end, through which the plunger end can pass through depending on the pivot position in the recess of the actuating element.
  • a key switch is known ( DE 10 2005 050 313 A1 ) with an operable by a bolt-like, a window having key control disk.
  • the control disk has an interior in which engages one end of a locking bolt. In the inserted position of the key, the locking pin end does not reach into the window of the key.
  • a safety switching device for the locking of a protective device comprising a housing, a housing formed in the lock shaft for the insertion of an actuating element for the switching device, and wherein the actuating element of a windowed latch consists and the window is closed in the direction of actuation of lying with a cross bar, one of a feed in locking position and back in the release position perpendicular to the direction of the locking bar longitudinally movable locking pin and a full insertion of the bolt to an activation (by means of energized holding magnet) of the feed of the locking pin comes and in the Einorganizeddlage of the bolt, the locking pin end enters the window and the withdrawal of the bolt locks, and upon deactivation of the feed (holding magnet is de-energized) the locking pin end leaves the window.
  • a comparable facility is in the DE 4328297 C1 described.
  • the essence of the invention is the special use and the design of the control disk. This is actuated by the bolt and is pivotable about a perpendicular to the actuating direction of the bolt and senkecht arranged for movement of the locking pin axis between a first (release) and a second position (locking).
  • the control disk has an interior in which the locking pin end ends.
  • the control disk has a cut formed on the circumference, the position in relation to the locking shaft is such that the crosspiece of the bolt engages in the recess and it comes with a complete insertion of the bolt to a rotation in the second position (locking) of the control disk and in the insertion end position of the bolt and upon activation of the advance of the locking bolt ("locking the locking means") the locking pin end enters the window and locks the pulling out of the bolt, or when deactivating the feed, the locking bolt end leaves the window. Regardless of the position occupied by the control disk, the locking pin end is located in the interior of the control disk.
  • the special design of the device prevents the pulling out of the bolt even with extreme traction.
  • the bolt is blocked by the locking pin located in the control disk, preferably made of steel.
  • the switching device is also secured with acting on the bolt tensile forces of up to 2400 N, which corresponds to an exceeding of about 30% of the regulation DIN EN 1088 or DIN EN 954.
  • a pin is guided through an opening in the control disk, which is adjacent in position to the locking pin end on the side of the insertion shaft.
  • the pin is tight - approximately at the height of the axis of rotation of the control disc - passed the locking pin.
  • the locking pin is in the locked position. In this situation, pulling the bolt loads the locking bolt in bending.
  • the pin is an additional abutment that intercepts the bending load of the locking pin.
  • control disk locking grooves may be present, which cooperate with spring-loaded detent pin in the two end positions of the control disk, and thus produce an increased, but surmountable resistance to the actuation of the control disk when pulling or inserting the bolt.
  • a stop is formed, on which the locking pin is held in activated feed in abutment.
  • the feed (locking of the locking pin) can be applied by the force of a tensioned spring or by an electromagnet.
  • the relaxed spring is tensioned by a current-supplied electromagnet.
  • the release of the lock is generated by the energization of the electromagnet.
  • the electromagnet is energized to activate the feed (so-called working current principle) and the feed is deactivated by switching off the energization.
  • the release of the lock is generated by the force of the electromagnet in the home position moving return spring when de-energized electromagnet.
  • the invention can be used independently of the locking principle used.
  • the working current principle in which an electromagnet in the energized state, the locking pin moves to a first position, wherein the locking pin protrudes into the locking shaft and locks the bolt mechanically.
  • the lock When de-energized electromagnet, the lock is passivated, wherein the locking pin moves out of the locking shaft and thereby releases the latch by the force of a return spring moves the locking pin against the locking direction to a second position.
  • the bolt takes during his door movement with the control disk. The bolt is guided in the recess of the control disk. The locking pin then remains inevitably in its release or unlocking position.
  • the device further comprises a housing in which mechanical switching contacts, for example, pairs or individual contacts of openers and / or closers can be arranged. Accordingly, an indication and / or monitoring of the switching and operating state of the switching device (open, closed, locked, malfunction) can take place via the contacts.
  • a longitudinally displaceable dome tappet be mounted for direct mechanical actuation of the switch contacts, wherein the dome ram of the tumbler of the locking pin, a return spring and a drive head located in the mechanical control disc is movable in two end positions, wherein the drive head, locking pin and contact apparatus arranged one behind the other in the axial direction are.
  • further monitoring functions may be present, for example in such a way that the feed of the locking bolt is released only after a presettable delay time in order to release the switching device.
  • a presettable delay time in order to release the switching device.
  • the housing of the switching device may be formed of a rigid housing body and a rotatably formed on the housing body drive head.
  • the control disk together with their storage and locking means (see below) housed.
  • the drive head is rotatably mounted against the basic housing coaxial with the locking pin (preferably by 360 °).
  • the device can be used in many ways, because the drive head can be positioned in four rotated by 90 ° positions.
  • the rotatable mounting of the drive head can be additionally secured with non-removable pins against removal.
  • the pins can be made of metal or plastic, and are driven firmly into the housing body, so that the drive head is anchored. This safety measure prevents the removal of the drive head after loosening the (four) screws to change the approach direction, whereby the device is a manipulation possibility is prevented, which would otherwise be present with removable drive head.
  • the safety switching device is arranged primarily on a solid body (for example, on a post, box, or grid, or on a wall) of a system, with plant usually a protected area or a sensitive machine (eg a robot) is to be understood ;
  • the actuating element of the safety switching device is arranged on an additional element of the system, wherein the additional element is a movable part, usually a protective door leading to the plant.
  • a device in the drive head, a device may be provided which cooperates with arranged at the front end of the bolt insertion bevels, whereby a release or blocking of the insertion of the bolt takes place.
  • the locking device is used to protect against manipulation or misuse of an inadmissible bolt.
  • Such locking devices are known, for example, those in DE 4238016 A1 is described.
  • the Fig. 1 shows a section through the arranged at the upper end of the housing 105 of the device according to the invention drive head 110 in the position of the captured latch 32.
  • the actuating latch is for example attached to a protective door (or other locking device) of a motor or an industrial robot.
  • the bolt 32 is inserted to the right, the control disk 10 is in the rotated to the right end position.
  • the bolt end 21 is in its extreme extended position in the cavity 14 of the control disk.
  • the removal of the bolt 32 is not possible through the window 36 located, preferably made of steel locking pin 20, because of its excellent stability.
  • the locking pin is a locking force (solenoid) and a restoring force (spring) to the hub W (see Fig. 2 ) emotional.
  • the locking pin may be formed as an elongated design of the armature of an electromagnet.
  • the first - in Fig. 1 shown position predominates the locking force of the restoring force (solenoid energized) and the bolt 20 has moved into the locked position.
  • the locking pin 20 has penetrated into the plane of the insertion shaft 30 and extends with its end 21 in a window 36 of the bolt 32.
  • the bolt 32 is no longer extend out of the drive head 110.
  • a restoring force conveys the bolt to a retracted position (solenoid de-energized).
  • control disk 10 is also recognizable, which further in Figs. 5A and 5B will be described.
  • a cavity 14 is formed, in which the locking pin comes to rest in both end positions.
  • the bolt In Fig. 1 the bolt is in the locked position; the locking pin protrudes into the window 36 of the bolt and the crosspiece 34 (see Fig. 5 ) of the bolt abuts against the locking pin.
  • the Fig. 2 shows (again in section) the unlocking state of the device.
  • the restoring force comes into play and moves the locking pin 20 against the locking direction.
  • the bolt end 21 moves out of the window 36 of the bolt and releases it.
  • the system is now in a safe state with the door closed.
  • a pin 50 is guided through an opening (groove 18) in the control disk, which is in its position adjacent the locking pin end 21 on the side of the insertion shaft 30 (see Fig. 1 to 3 ).
  • the pin passes close to the locking pin so that the locking pin slides along the pin. If the bolt is pulled in locking position of the locking pin, although the locking pin is loaded on bending, but the pin is an abutment that intercepts the load on the locking pin.
  • Fig. 2 the bolt end 21 is retracted, the bolt 32 is still inserted and the control disk 10 is rotated to the right.
  • the bolt 32 can now slide over the bolt end and be moved out (to the left); In this case, the transverse web 34 comes against the edge 13 "of the control disk 10 and there is a left-hand rotation of the control disk ..
  • the swivel angle in the embodiment is about 90 ° Fig. 3 shown position.
  • a (possible) movement in the locked position of the retracted locking bolt is prevented by the locking edge 16 (on the control disk), since the locking edge 16 is seated in front of the shoulder 22 formed on the bolt end 21.
  • an encoded barrier is used in the described arrangement, as for example in the DE 4238016 A1 is shown.
  • two locking carriages 90 (FIG. Fig. 4 ), which prevent a movement of the control disk as a barrier.
  • the locking slides 90 are actuated by ramps 33 'formed on the latch, which act as coding elements.
  • the locking slides slide with spring force actuation behind the locking edge 13 "'of the control disk 10 and can only be moved to the side by pushing the bolt in. Snaping behind the locking edge 13"' inevitably produces a mechanical reclosing lock.
  • the introduction of a bolt without proper coding is limited. With a bar without coding or with a mis-coded bar, the lock is not actuated.
  • the control disk is in the in Fig. 3 shown locked position in the drive head.
  • the front edge of the crossbar 34 meets the edge 13 'in the incision and moves the control disc (clockwise according to FIG) in the second position.
  • the electromagnet When the electromagnet is energized, the locking force applied by the electromagnet moves the bolt into the locking position.
  • Fig. 4 is the cut in one opposite the FIGS. 1 to 3 rotated through 90 ° by the housing 105 of a device and arranged on the housing drive head 110.
  • the drive head is rotatably mounted on the base housing. Recognizable is in the axes 11 'mounted control disc 10.
  • At this locking grooves 19 are present (see also Fig. 5A ), which cooperate with acted upon by springs 82 locking pin 80 in the two end positions of the control disk and produce noticeable locking positions. It is thus achieved that an increased, but surmountable resistance to the operation of the control disk is present, which complicates the pulling or insertion of the bolt.
  • the control disc is still under bias with an unlocked, but closed guard door, so that the protective door does not jump open immediately even with small forces.
  • the bearing of the drive head is secured against removal with non-removable pins 108.
  • the pins are driven firmly into the housing body, so that the drive head is anchored.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C show the control disc in perspective and in section.
  • the control disk is rotatably mounted axially in the bearings 11 (see also Fig. 4 ).
  • the axis 11 'intersects the longitudinal axis of the locking pin at right angles.
  • On the circumference of the control disk an actuating cut 12 is formed for the bolt.
  • the crossbar 34 of the bolt comes into contact with the inner edge 13 'in the recess of the control disk.
  • To pull the bolt (control disk in position right according to Fig. 2 ) abuts the cross bar 34 of the bolt of the inner edge 13 "in the operating recess 12.
  • a locking edge 13 "' which has already been mentioned, which cooperates with the lock present in the drive head 110 of the device according to the invention limited to the disk carrying the bearing 11 for the axis of rotation, into which the bolt protrudes (in each of its end positions) .
  • the stroke of the bolt is indicated by W in Fig. 2 located.
  • the size W of the lifting movement corresponds approximately to the height of Riegelein Industriesschachts.
  • the cavity 14 is open up to the operating recess 12.
  • the Fig. 6 shows a flat-plate element on a mounting flange 33 "formed, double-tongued latch 32.
  • the tongues 33 At the front ends of the tongues 33 bevels 33 'formed.
  • the tongues 33 and a transverse web 34 surround a window 36, in which the locking pin engages in the locking position that the bevels 33 'of the present embodiment are formed on the outside of the tongues, whereas the bevels in the prior art (FIG. DE 4238016 A1 ) are formed on the inside of the tongues.
  • the formation of the slopes corresponds to the formation of the locking heads (locking slide).
  • the locking slides are linearly movable in grooves against each other and engage locking edges or locking grooves of a locking or control means, in the present embodiment, the bevels 33 'move away the locking slide from each other during insertion of the bolt and move the spring heads when removed to move towards each other.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteinrichtung für die Verriegelung einer Schutzeinrichtung, beispielsweise einer Schutztür eines Motors oder eines Industrieroboters oder drgl.
  • Ein besonderes Problem bei Sicherheitsschalteinrichtungen tritt auf, wenn besonders hohe, auf den Betätigungsriegel wirkende Zugkräfte auftreten, die zur Zerstörung der Verriegelung führen, womit die Schutzeinrichtung außer Kraft gesetzt wird. Was bedeuten kann, dass es bei gelöstem, entferntem oder zerstörten Antriebkopf (durch Abscheren oder gar Demontage des Antriebkopfs) möglich ist, dass die Sicherheitsschalteinrichtung in einen normalerweise sicheren Schaltzustand wechselt, d.h. der Kontakt wird so geschaltet, als sei die Schutzeinrichtung (Schutztür) geschlossen und verriegelt. Das bedeutet, dass die geschützte Anlage (Motor oder Maschine) bei offener Schutzeinrichtung betrieben werden kann.
  • Eine Sicherheitsschalteinrichtung für die Verriegelung einer Schutzeinrichtung ist in der Druckschrift DE 31 12 097 A1 gezeigt, bei der ein Stößel bei eingeführtem Betätigungselement in eine fensterartige Aussparung des Betätigungselementes ragt. Dabei ist eine durch das Betätigungselement zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung schwenkbare Sperrscheibe vorgesehen, die eine schlitzartige Öffnung mit endseitig unterschiedlichen Breiten aufweist, durch die das Stößelende je nach Schwenkstellung in die Aussparung des Betätigungselementes durchgreifen kann.
  • Aus der Druckschrift DE 34 30 090 A1 ist prinzipiell bekannt, die Sicherheitsschalteinrichtung aus DE 31 12 097 A1 zusätzlich mit einer auf den Stößel einwirkenden elektromagnetischen Verriegelung zu versehen.
  • Außerdem ist ein Schlüsselschalter bekannt ( DE 10 2005 050 313 A1 ) mit einer durch einen riegelartigen, ein Fenster aufweisenden Schlüssel betätigbaren Steuerscheibe. Die Steuerscheibe weist einen Innenraum auf, in dem ein Ende eines Sperrbolzens eingreift. In der eingeführten Stellung des Schlüssels reicht das Sperrbolzenende nicht bis in das Fenster des Schlüssels hinein.
  • Aus der Druckschrift DE 92 12 093 U1 geht eine Sicherheitsschalteinrichtung für die Verriegelung einer Schutzeinrichtung hervor, umfassend ein Gehäuse, einen im Gehäuse ausgebildeten Riegelschacht für das Einführen eines Betätigungselements für die Schalteinrichtung, und wobei das Betätigungselement aus einem mit einem Fenster versehenen Riegel besteht und das Fenster in Betätigungsrichtung vom liegend mit einem Quersteg verschlossen ist, einen von einem Vorschub in Verriegelstellung und zurück in Freigabestellung senkrecht zur Betätigungsrichtung des Riegels längsverschieblich bewegbaren Sperrbolzen und es bei einer vollständigen Einführbetätigung des Riegels zu einer Aktivierung (mittels bestromten Haltemagnet) des Vorschubs des Sperrbolzens kommt und in der Einführendlage des Riegels das Sperrbolzenende in das Fenster tritt und das Herausziehen des Riegels sperrt, und bei Deaktivierung des Vorschubs (Haltemagnet unbestromt) das Sperrbolzenende das Fenster verlässt. Eine vergleichbare Einrichtung ist in der DE 4328297 C1 beschrieben.
  • Die bekannten Einrichtungen zeigen jedoch das einleitend angesprochene Problem, dass sie nicht genügend gegen die Aufwendung hoher Zugkräfte auf den Betätigungsriegel gesichert sind. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verstärkung der Einrichtung vorzunehmen.
  • Die Aufgabe wird erfingdungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche weisen auf vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung hin.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung entsteht ein wesentlich höheres Maß an Sicherheit gegen ungewöhnlich starke Kräfte oder Belastungen.
  • Der Kern der Erfindung besteht in dem besonderen Einsatz und der Gestaltung der Steuerscheibe. Diese wird von dem Riegel betätigt und ist um eine senkrecht zur Betätigungsrichtung des Riegels und senkecht zur Bewegung des Sperrbolzens angeordnete Achse zwischen einer ersten (Freigabe) und einer zweiten Stellung (Verriegelung) schwenkbar. Die Steuerscheibe hat einen Innenraum, in dem das Sperrbolzenende endet. Die Steuerscheibe weist einen am Umfang ausgebildeten Einschnitt auf, dessen Lage in Bezug zum Riegelschacht derart ist, dass der Quersteg des Riegels in den Einschnitt greift und es bei einer vollständigen Einführbetätigung des Riegels zu einer Drehung in die zweiten Stellung (Verriegelung) der Steuerscheibe kommt und in der Einführendlage des Riegels und bei Aktivierung des Vorschubs des Sperrbolzens ("Zuhaltung des Zuhaltemittels") das Sperrbolzenende in das Fenster tritt und das Herausziehen des Riegels sperrt, bzw. bei Deaktivierung des Vorschubs das Sperrbolzenende das Fenster verlässt. Unabhängig von der Stellung, die die Steuerscheibe einnimmt, befindet sich das Sperrbolzenende im Innenraum der Steuerscheibe.
  • Die besondere Gestaltung der Einrichtung verhindert das Herausziehen des Riegels auch bei extremer Zugkraft. Der Riegel wird durch den in der Steuerscheibe befindlichen, vorzugsweise aus Stahl hergestellten Sperrbolzen blockiert. In einer erprobten Ausbildung kann die Schalteinrichtung auch bei auf den Riegel wirkenden Zugkräften von bis zu 2400 N gesichert werden, was einer Überschreitung von ca. 30 % der Vorschrift DIN EN 1088 oder DIN EN 954 entspricht.
  • Zum vorgelegten Gegenstand der Anmeldung gehören folgende vorzugsweisen Ausführungsformen, die einzeln oder in Kombination miteinander zum Einsatz kommen können.
  • Parallel zur Drehachse der Steuerscheibe ist ein Stift durch eine Durchbrechung in der Steuerscheibe geführt, der in seiner Lage dem Sperrbolzenende auf Seiten des Einführschachts benachbart ist. Der Stift ist dicht - etwa auf der Höhe der Drehachse der Steuerscheibe - am Sperrbolzen vorbeigeführt. Bei einem aktivierten Vorschub befindet sich der Sperrbolzen in Riegelstellung. In dieser Situation wird durch Ziehen des Riegels der Sperrbolzen auf Biegung belastet. Der Stift stellt ein zusätzliches Widerlager dar, das die Biegebelastung des Sperrbolzens abfängt.
  • An der Steuerscheibe können Rastnuten vorhanden sein, die mit federbeaufschlagten Rastbolzen in den beiden Endlagen der Steuerscheibe zusammenwirken, und damit einen erhöhten, aber überwindbaren Widerstand gegen die Betätigung der Steuerscheibe bei Ziehen oder Einführen des Riegels erzeugen.
  • In dem Innenraum der Steuerscheibe ist ein Anschlag ausgebildet, an dem der Sperrbolzen bei aktiviertem Vorschub in Anlage gehalten wird.
  • Der Vorschub (Zuhaltung des Sperrbolzens) kann von der Kraft einer gespannten Feder oder von einem Elektromagneten aufgebracht werden. Im ersteren Fall wird die entspannte Feder von einem bestromten Elektromagneten gespannt. Die Freigabe der Verriegelung wird durch die Bestromung des Elektromagneten erzeugt. Im zweiten Fall wird zur Aktivierung des Vorschubs der Elektromagnet bestromt (sogenanntes Arbeitsstromprinzip) und der Vorschub durch Abschalten der Bestromung deaktiviert. Die Freigabe der Verriegelung wird durch die Kraft einer den Elektromagneten in Grundstellung bewegenden Rückstellfeder bei stromlos geschaltetem Elektromagneten erzeugt.
  • Die Erfindung ist unabhängig vom verwendeten Verriegelungsprinzip einsetzbar. Zur Beschreibung soll jedoch das Arbeitsstromprinzip angesprochen werden, bei dem ein Elektromagnet in bestromten Zustand den Sperrbolzen in eine erste Stellung bewegt, wobei der Sperrbolzen in den Riegelschacht hineinragt und den Riegel mechanisch verriegelt.
  • Bei stromlosem Elektromagneten ist die Verriegelung passiviert, wobei der Sperrbolzen aus den Riegelschacht herausfährt und dabei den Riegel freigibt, indem die Kraft einer Rückstellfeder den Sperrbolzen entgegen der Verriegelungsrichtung in eine zweite Stellung bewegt. Der Riegel nimmt während seiner Türfahrbewegung die Steuerscheibe mit. Der Riegel wird dabei in dem Einschnitt der Steuerscheibe geführt. Der Sperrbolzen bleibt danach zwangsläufig in seiner Freigabe- oder Entriegelstellung.
  • Die Einrichtung umfasst weiterhin ein Gehäuse, in dem mechanische Schaltkontakte, beispielsweise Paare oder Einzelkontakte von Öffnern und/oder Schließern angeordnet sein können. Über die Kontakte kann demzufolge eine Anzeige und/oder Überwachung des Schalt- und Betriebszustandes der Schalteinrichtung (offen, geschlossen, verriegelt, Fehlfunktion) erfolgen. Im Gehäuse kann ein längsverschieblicher Kuppelstößel zur unmittelbaren mechanischen Betätigung der Schaltkontakte gelagert sein, wobei der Kuppelstößel von der Zuhaltung des Sperrbolzens, einer Rückstellfeder und einer im Antriebskopf befindlichen mechanischen Steuerscheibe in zwei Endstellungen bewegbar ist, wobei Antriebskopf, Sperrbolzen und Kontaktapparat hintereinander in axialer Richtung angeordnet sind.
  • Zusätzliche können weitere Überwachungsfunktionen vorhanden sein, beispielsweise derart, dass zur Freigabe der Schalteinrichtung der Vorschub des Sperrbolzens erst nach einer voreinstellbaren Verzögerungszeit zurückgenommen wird. Hierdurch ist das unmittelbare Herausziehen des Riegels aus dem Riegelschacht nach Freigabe der Sicherheitsschalteinrichtung nicht möglich. Erst nach Verstreichen der Verzögerungszeit wird der Riegel freigegeben.
  • Das Gehäuse der Schalteinrichtung kann aus einem starren Gehäusekörper und einem auf dem Gehäusekörper drehbar ausgebildeten Antriebskopf ausgebildet sein. In dem Antriebskopf sind bei einer solchen Ausführungsform die Steuerscheibe mit samt ihrer Lagerung und Riegelmittel (siehe weiter unten) untergebracht. Der Antriebskopf ist gegen das Grundgehäuse koaxial zum Sperrbolzen (vorzugsweise um 360°) drehbar gelagert. Dadurch kann die Einrichtung vielfältig eingesetzt werden, weil der Antriebskopf in vier um 90° gedrehte Stellungen positioniert werden kann.
  • Die drehbare Lagerung des Antriebskopfs kann zusätzlich mit nicht entfernbaren Stifte gegen Abziehen gesichert sein. Die Stifte können aus Metall oder Kunststoff sein, und werden fest in den Gehäusekörper eingetrieben, so dass der Antriebskopf verankert ist. Diese Sicherungsmaßnahme verhindert das Abnehmen des Antriebskopfs nach Lösen der (vier) Schrauben zur Änderung der Anfahrrichtung, wodurch bei dem Gerät eine Manipulationsmöglichkeit unterbunden ist, die ansonsten bei entfernbarem Antriebskopf vorhanden wäre.
  • Die Sicherheitsschalteinrichtung ist vornehmlich an einem festen Grundkörper (beispielsweise an einem Pfosten, Kasten, oder Gitter, oder an einer Mauer) einer Anlage angeordnet, wobei unter Anlage in der Regel ein zu schützender Bereich oder eine empfindliche Maschine (z.B. ein Roboter) zu verstehen ist; Das Betätigungselement der Sicherheitsschalteinrichtung wird an einem Zusatzelement der Anlage angeordnet, wobei das Zusatzelement ein bewegliches Teil, meistens eine zur Anlage führende Schutztür ist.
  • Im Antriebskopf kann eine Vorrichtung vorhanden sein, die mit am Vorderende des Riegels angeordneten Einführschrägen zusammenwirkt, wodurch eine Freigabe oder Sperrung des Einschiebens des Riegels erfolgt. Die Sperrvorrichtung dient der Sicherung gegen Manipulation, bzw. Missbrauch eines unzulässigen Riegels. Solche Sperrvorrichtungen sind bekannt, beispielsweise eine solche, die in DE 4238016 A1 beschrieben ist.
  • Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Verriegelung in einer beispielhaften Ausführung unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert.
    • Fig. 1 Schnitt durch den Antriebskopf, Riegel in Verriegeltstellung,
    • Fig. 2 Schnitt durch den Antriebskopf; Riegel in der Stellung frei und TÜR geschlossen,
    • Fig. 3 Schnitt durch den Antriebskopf; Riegel in der Stellung frei und TÜR offen,
    • Fig. 4 Schnitt durch den Antriebskopf in gegenüber den Figuren 1 bis 3 um 90° gedrehten Schnittebene,
    • Fig. 5A und 5B: Steuerscheibe perspektivisch und im Schnitt, und
    • Fig. 6 der Riegel
  • Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den am oberen Ende des Gehäuses 105 der erfindungsgemäßen Einrichtung angeordneten Antriebskopf 110 in der Stellung des gefangenen Riegels 32. Der Betätigungsriegel ist beispielsweise an einer Schutztür (oder einer anderen Schließeinrichtung) eines Motors oder eines Industrieroboters befestigt. Der Riegel 32 ist nach rechts eingeschoben, die Steuerscheibe 10 befindet sich in der nach rechts gedrehten Endstellung. Das Bolzenende 21 steht in seiner extremen Ausfahrstellung im Hohlraum 14 der Steuerscheibe. Das Herausziehen des Riegels 32 ist durch den im Fenster 36 befindlichen, vorzugsweise aus Stahl hergestellten Sperrbolzen 20, wegen dessen hervorragender Stabilität, nicht möglich.
  • Der Sperrbolzen wird von einer Zuhaltekraft (Elektromagnet) und einer Rückstellkraft (Feder) um den Hub W (siehe Fig. 2) bewegt. Hierbei kann der Sperrbolzen als verlängerte Ausbildung des Ankers eines Elektromagneten ausgebildet sein. In der ersten - in Fig. 1 gezeigten - Stellung überwiegt die Zuhaltekraft der Rückstellkraft (Elektromagnet bestromt) und der Bolzen 20 ist in die Verriegeltstellung gefahren. Der Sperrbolzen 20 ist in die Ebene des Einführschachts 30 eingedrungen und reicht mit seinem Ende 21 in ein Fenster 36 des Riegels 32. Damit ist der Riegel 32 nicht mehr aus den Antriebskopf 110 auszufahren. In dieser Verriegelungsstellung sind Kontakte, die die Türverriegelung und die Türstellung vermitteln, geschlossen und signalisieren über entsprechende Steuer- und Anzeigemittel den gefährlichen Zustand der Maschine oder Anlage. Eine Rückstellkraft (Rückstellfeder, nicht dargestellt) befördert den Bolzen in eine zurückgezogene Stellung (Elektromagnet unbestromt).
  • Im Schnitt ist ebenfalls die Steuerscheibe 10 erkennbar, welche weiter in Fig. 5A und 5B noch beschrieben wird. In der Steuerscheibe ist ein Hohlraum 14 ausgebildet, in den der Sperrbolzen in beiden Endstellungen zu liegen kommt. In Fig. 1 steht der Bolzen in der Verriegeltstellung; der Sperrbolzen ragt in das Fenster 36 des Riegels und der Quersteg 34 (siehe Fig. 5) des Riegels liegt am Sperrbolzen an.
  • Die Fig. 2 zeigt (wieder im Schnitt) den Entriegelungszustand der Einrichtung. Die Rückstellkraft kommt zum Tragen und bewegt den Sperrbolzen 20 entgegen die Verriegelungsrichtung. Dabei fährt das Bolzenende 21 aus dem Fenster 36 des Riegels und gibt ihn frei. Die Anlage befindet sich nun in einem gefahrlosen Zustand bei geschlossener Tür.
  • Parallel zur Drehachse 11' der Steuerscheibe 10 ist ein Stift 50 durch eine Durchbrechung (Nut 18) in der Steuerscheibe geführt, der in seiner Lage dem Sperrbolzenende 21 auf Seiten des Einführschachts 30 benachbart ist (siehe Fig. 1 bis 3). Der Stift ist nahe am Sperrbolzen vorbeigeführt, so dass der Sperrbolzen am Stift entlang gleitet. Sollte der Riegel bei Sperrstellung des Sperrbolzens gezogen werden, wird zwar der Sperrbolzen auf Biegung belastet, doch der Stift stellt ein Widerlager dar, das die Belastung auf den Sperrbolzen abfängt.
  • In Fig. 2 ist das Bolzenende 21 zurückgezogen, der Riegel 32 noch eingeschoben und die Steuerscheibe 10 nach rechts gedreht. Der Riegel 32 kann nunmehr über das Bolzenende hinweg gleiten und (nach links) herausgefahren werden; dabei tritt der Quersteg 34 gegen die Kante 13" der Steuerscheibe 10 und es erfolgt eine Linksdrehung der Steuerscheibe. Der Schwenkwinkel beträgt in der Ausführungsform etwa 90°. Nach der Linksdrehung befindet sich die Einrichtung in der in Fig. 3 gezeigten Stellung. Durch die Linksdrehung wird mittels Kurvenbahn (dort die Rastkante 16) auf der Steuerscheibe der Riegel 20 zwangsläufig noch einen kleinen Weg weiter nach unten verschoben, was ausreicht einen elektrischen Kontakt zu betätigen und zu öffnen. Eine Schutztür ist nunmehr auch unter 'Vermittlung' der elektrischen Kontaktgabe offen.
  • Eine (mögliche) Bewegung in die Verriegeltstellung des zurückgezogenen Sperrbolzens wird durch die Rastkante 16 (an der Steuerscheibe) verhindert, da die Rastkante 16 vor der am Bolzenende 21 ausgebildeten Schulter 22 sitzt.
  • Weiterhin wird bei der beschriebenen Anordnung eine codierte Sperre eingesetzt, wie sie beispielsweise in der DE 4238016 A1 dargestellt ist. In Anlehnung an diesen Stand der Technik sind in der vorliegenden Ausführungsform zwei Sperrschlitten 90 (Fig. 4) vorhanden, die als Sperre eine Bewegung der Steuerscheibe verhindern. Die Sperrschlitten 90 werden von am Riegel ausgebildeten Schrägen 33' betätigt, welche als Codierelemente fungieren. Die Sperrschlitten gleiten federkraftbetätigt hinter die Riegelkante 13"' der Steuerscheibe 10 und können nur durch Einschieben des Riegels zur Seite bewegt werden. Durch das Einschnappen hinter der Riegelkante 13"' entsteht zwangsläufig eine mechanische Wiedereinschaltsperre. Das Einführen eines Riegels ohne passende Codierung ist nur begrenzt möglich. Mit einem Riegel ohne Codierung oder mit einem fehlcodierten Riegel wird die Sperre nicht betätigt. In der vorliegenden Einrichtung wird die Steuerscheibe in der in Fig. 3 gezeigten Stellung im Antriebskopf verrastet.
  • Zur Signalisierung können (vorhandene) Türstellungskontakte nunmehr geöffnet sein und den geöffneten und damit ungefährlichen Zustand des betreffenden Sicherheitsbereiches signalisieren.
  • In der Situation nach Fig. 3 ist die Einrichtung zum Einschalten bereit. Der Bolzen ist noch von der Rückstellkraft der Zuhaltefeder nach unten gezogen. Die Sperrschlitten 90 sind durch Federkraft aufeinander zu bewegt. Beim Einführen des Riegels bewegen die an den Zungen 33 des Riegels ausgebildeten Schrägen 33' die Sperrschlitten 90 zur Seite und beenden die Blockierung an der Kante 13"'.
  • Die Vorderkante des Querstegs 34 trifft auf die Kante 13' im Einschnitt und bewegt das Steuerscheibe (rechtsdrehend gemäß Figur) in die zweite Lage. Bei Bestromung des Elektromagneten bewegt die von dem Elektromagneten aufgebrachte Zuhaltekraft den Bolzen in die Verriegelungslage.
  • In Fig. 4 ist der Schnitt in einer gegenüber den Figuren 1 bis 3 um 90° gedrehten Ebene durch das Gehäuse 105 einer Einrichtung und dem am Gehäuse angeordneten Antriebskopf 110 dargestellt. Der Antriebskopf ist drehbar auf dem Grundgehäuse befestigt. Erkennbar ist die in den Achsen 11' gelagerte Steuerscheibe 10. An dieser sind Rastnuten 19 vorhanden (siehe auch Fig. 5A), die mit von Federn 82 beaufschlagten Rastbolzen 80 in den beiden Endlagen der Steuerscheibe zusammenwirken und merkliche Raststellungen herstellen. Es wird damit erreicht, dass ein erhöhter, aber überwindbarer Widerstand gegen die Betätigung der Steuerscheibe vorhanden ist, der das Ziehen oder Einführen des Riegels erschwert. Hierdurch steht die Steuerscheibe bei einer unverriegelten, aber geschlossenen Schutztür noch unter Vorspannung, so dass die Schutztür nicht unmittelbar schon bei kleinen Kräften aufspringt.
  • Die Lagerung des Antriebskopfs ist mit nicht entfernbaren Stifte 108 gegen Abziehen gesichert sein. Die Stifte werden fest in den Gehäusekörper eingetrieben, so dass der Antriebskopf verankert ist.
  • Die Figuren 5A, 5B und 5C zeigen die Steuerscheibe perspektivisch und im Schnitt. Die Steuerscheibe wird axial in den Lagern 11 drehbar gelagert (siehe auch Fig. 4). Die Achse 11' schneidet die Längsachse des Sperrbolzens rechtwinklig. Auf dem Umfang der Steuerscheibe ist ein Betätigungseinschnitt 12 für den Riegel ausgebildet. In den beiden Endlagen (rechts, links gedreht) der Steuerscheibe fluchtet der Betätigungseinschnitt 12 mit dem Einführschacht 30. Beim Einschieben des Riegels (Steuerscheibe in der Lage links gemäß Fig. 3) kommt der Quersteg 34 des Riegels in Berührung mit der Innenkante 13' im Einschnitt der Steuerscheibe. Zum Ziehen des Riegels (Steuerscheibe in der Lage rechts gemäß Fig. 2) liegt den Quersteg 34 des Riegels der Innenkante 13" im Betätigungseinschnitt 12 an.
  • Auf dem Umfang der Steuerscheibe ist weiterhin eine - zuvor schon angesprochene - Riegelkante 13"' vorhanden, die mit der in dem Antriebskopf 110 der erfindungsgemäße Einrichtung vorhandenen Sperre zusammenwirkt. In der Steuerscheibe ist ein Hohlraum 14 ausgebildet. Seitlich davon wird der Hohlraum von den Wänden der Scheibe begrenzt, die das Lager 11 für die Drehachse tragen. In den Hohlraum ragt der Bolzen (in jeder seiner Endstellungen) hinein. Die Hubbewegung des Bolzens ist mit W in Fig. 2 eingezeichnet. Die Größe W der Hubbewegung entspricht etwa der Höhe des Riegeleinführschachts. Der Hohlraum 14 ist offen bis hin zum Betätigungseinschnitt 12. Bei der Längsverschiebung des Bolzens geht die Schalteinrichtung von ihrem geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand über, damit bei geschlossener Tür die geschützt Anlage in Betrieb genommen werden kann.
  • Die Fig. 6 zeigt einen als Flachelement an einem Befestigungsflansch 33" ausgebildeten, doppelzüngigen Riegel 32. An den Vorderenden der Zungen 33 sind Schrägen 33' ausgebildet. Die Zungen 33 und ein Quersteg 34 umschließen ein Fenster 36, in welches der Sperrbolzen in der Verriegelungsstellung eingreift. Es sei daraufhingewiesen, dass die Schrägen 33' der vorliegenden Ausführungsform außen an den Zungen ausgebildet sind, wohingegen die Schrägen im Stand der Technik ( DE 4238016 A1 ) innen an den Zungen ausgebildet sind. Die Ausbildung der Schrägen korrespondiert mit der Ausbildung der Riegelköpfe (Sperrschlitten). Die Sperrschlitten sind in Nuten gegeneinander linear bewegbar und greifen auf Sperrkanten oder Sperrnuten eines Sperr- oder Steuermittels, wobei in der vorliegenden Ausführungsform die Schrägen 33' die Sperrschlitten beim Einschieben des Riegels voneinander wegbewegen und beim Entfernen die Riegelköpfe sich federkraftbetätigt aufeinander zu bewegen.
  • In der DE 4238016 A1 liegt ein umgekehrte Prinzip zugrunden. Die Schrägen bewegen die Riegelköpfe beim Einschieben des Riegels zueinander hin und beim Entfernen des Riegels werden die Riegelköpfe durch Federkraft auseinander bewegt.
  • Zwei im Antriebskopf ausgebildete Sperrschlitten 90 greifen - in der Schnittzeichnung von Fig. 3 betrachtet - von hinten (hinter der Zeichenebene) und von vorn (vor der Zeichenebene) - hinter die Kante 13"'. Erst mit Einschieben eines passenden Riegels (siehe Fig. 6) kommt eine funktionsmäßige Betätigung zustande.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Steuerscheibe
    11 11'
    Lager und Schwenkachse
    12
    Betätigungseinschnitt
    13' 13'' 13'''
    Kanten
    14
    Hohlraum
    15
    Anschlag für Bolzen
    16
    Rastkante für 22
    18
    Nut
    19
    Rastnuten
    20
    Bolzen
    21
    Bolzenende
    22
    Schulter am Bolzen
    30
    Einführschacht Riegelschacht
    32
    Riegel (Betätiger)
    33
    Zungen des Riegels
    33'
    Schräge
    33''
    Befestigungslasche
    34
    Quersteg
    36
    Fenster
    50
    Stift
    80
    Sperrbolzen
    82
    Druckfeder
    90
    zwei Sperrschlitten
    100
    Sicherheitsschutzschalter
    105
    Gehäuse
    108
    Stifte
    110
    Antriebskopf

Claims (12)

  1. Sicherheitsschalteinrichtung für die Verriegelung einer Schutzeinrichtung, umfassend
    - ein Gehäuse (105),
    - einen im Gehäuse (105) ausgebildeten Riegelschacht (30) für das Einführen eines Betätigungselements für die Schalteinrichtung,
    - und wobei das Betätigungselement aus einem mit einem Fenster (36) versehenen Riegel (32) besteht, und das Fenster (36) in Betätigungsrichtung vorn liegend mit einem Quersteg (34) verschlossen ist,
    - einen von einem Vorschub in Verriegeltstellung und zurück in Freigabestellung senkrecht zur Betätigungsrichtung des Riegels (32) längsverschieblich bewegbaren Sperrbolzen (20),
    - eine vom Riegel (32) betätigbare, um eine senkrecht zur Betätigungsrichtung des Riegels und senkrecht zur Bewegung des Sperrbolzens (20) angeordnete Drehachse (11') zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung schwenkbare Steuerscheibe (10),
    - wobei die Steuerscheibe (10) einen Innenraum (14) hat, in dem das Sperrbolzenende (21) endet, und
    - die Steuerscheibe (10) einen am Umfang ausgebildeten Einschnitt (12) aufweist, dessen Lage in Bezug zum Riegelschacht (30) derart ist, dass der Quersteg (34) des Riegels (32) in den Einschnitt (12) greift und es bei einer vollständigen Einführbetätigung des Riegels (32) zu einer Drehung in die zweiten Stellung der Steuerscheibe (10) kommt und in der Einführendlage des Riegels (32) und bei Aktivierung des Vorschubs des Sperrbolzens (20) das Sperrbolzenende (21) in das Fenster (36) tritt und das Herausziehen des Riegels sperrt, und bei Deaktivierung des Vorschubs das Sperrbolzenende (21) das Fenster verlässt.
  2. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Drehachse (11') der Steuerscheibe (10) ein Stift (50) durch eine Durchbrechung (18) in der Steuerscheibe (10) geführt ist, der in seiner Lage dem Sperrbolzenende (20) auf Seiten des Einführschachts (30) benachbart ist.
  3. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (14) der Steuerscheibe (10) ein Anschlag (15) ausgebildet ist, an dem der Sperrbolzen (21) bei aktiviertem Vorschub in Anlage gehalten wird.
  4. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Steuerscheibe (10) Rastnuten (19) vorhanden sind, die mit federbeaufschlagten Rastbolzen (80) in den beiden Endlagen der Steuerscheibe einen überwindbaren Widerstand erzeugend zusammenwirken.
  5. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub von der Kraft einer gespannten Feder aufgebracht wird und die entspannte Feder von einem bestromten Elektromagneten gespannt wird.
  6. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub von einem Elektromagneten aufgebracht wird, welcher zur Aktivierung bestromt wird und der Vorschub durch Abschalten der Bestromung deaktiviert wird.
  7. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bewegung des Sperrbolzens (20) in Riegelungsstellung (RS) und in Freigabestellung (FS) jeweils Schaltkontakte betätigt werden, die einer Anzeige und/oder einer Überwachung der Betriebsfunktion der Schalteinrichtung dienen.
  8. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freigabe der Schalteinrichtung der Vorschub des Sperrbolzens (20) erst nach einer voreinstellbaren Verzögerungszeit zurückgenommen wird.
  9. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (105) aus einem starren Gehäusekörper und einem auf dem Gehäusekörper drehbar ausgebildeten Antriebskopf (110) besteht, wobei im Antriebskopf die Steuerscheibe (10) mit samt ihrer Lagerung untergebracht, und der Antriebskopf gegen das Grundgehäuse koaxial zum Sperrbolzen (20) drehbar gelagert ist.
  10. Sicherheitsschalteinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Antriebskopfs (110) im Gehäusekörper mit gegen Entfernen gesicherten Stifte (108) erfolgt.
  11. Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung an einem festen Grundkörper einer Anlage und das Betätigungselement (32) an einem Zusatzelement der Anlage anordenbar sind.
  12. Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebskopf (110) eine Vorrichtung vorhanden ist, die mit am Vorderende des Riegels (32) angeordneten Einführschrägen (33, 33') zusammenwirkt, wodurch eine Freigabe oder Sperrung des Einschiebens des Riegels erfolgt.
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