JP2005505893A

JP2005505893A - 読取ヘッドおよびアクチュエータを備えた安全スイッチの閉止システム

Info

Publication number: JP2005505893A
Application number: JP2003529491A
Authority: JP
Inventors: ベヒル，エリク
Original assignee: オイフナーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンディトゲゼルシャフト
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US20040245855A1; DE50205063D1; DE10146828A1; EP1430497B1; EP1430497A1; ES2254779T3; US6989727B2; WO2003025963A1; ATE311013T1

Abstract

本発明は、電気的接触なしで相互作用し得る電気的および／または電子的構成要素を備えることで当該安全スイッチを制御する第1および第2モジュール(10、14)を夫々備える読取ヘッド(2)およびアクチュエータ(3)を備えた安全スイッチの閉止システムに関する。該システムは、上記アクチュエータ(3)は対抗要素(12)と協働する制御可能な電磁石(7)により上記読取ヘッド(2)に対して閉止され得るものであり、上記対抗要素(12)および／または電磁石(7)は、上記アクチュエータ(3)上にまたは上記読取ヘッド(2)上に固着された対応基部要素(13)に固定的に接続されるが斯かる基部要素(13)に対して枢動可能であり、且つ、上記第1および／または第2モジュール(10、14)は夫々の対抗要素(12)に一体化されることを特徴とする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文に特定されたアクチュエータを備えた安全スイッチの閉止システム（ロッキングシステム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
斯かる安全スイッチは、機械および機器の扉、カバー、格子などの移動可能な保護装置を監視すべく使用され得る。上記保護装置が開成されたときに上記安全スイッチは一般的に一個以上の電気回路を遮断する結果、関連する機械は安全動作状態に移行し、たとえば電源切断されたり該機械の始動が防止されたりする。
【０００３】
保護装置に全体として堅固に接続されたアクチュエータが当該安全スイッチのハウジングの読取ヘッド内に導入され得る、という安全スイッチは広く用いられる。いずれにしても、アクチュエータを導入する上で通常的には読取ヘッドに対して該アクチュエータを部分的に確定接近する必要があると共に、機械的連結要素による安全スイッチの切換えは斯かる導入により直接的にまたは間接的に影響を受ける。斯かる確定接近は一種の機械的符号を表すことから、上記安全スイッチは所定アクチュエータのみにより起動され得る。上記保護装置は、上記アクチュエータを読取ヘッド内に拘留することで閉止（ロック）され得る。この拘留はたとえば、電気機械的に駆動可能であり且つ／又は電気機械的に解除可能とされ得る。
【０００４】
独国特許第43 28 297号(DE 43 28 297 C1)は、切換えタペットがロッキング機構を起動する電磁石の電機子としても構成された安全スイッチを開示している。
【０００５】
独国特許公開第697 06 775号(DE 697 06 775 T2)はアクチュエータが当該安全スイッチ内に機械的にロックされ得る安全スイッチを開示しており、切換えタペットの長手軸心に対して横手方向に変位可能なロック用スライド部材であって安全スイッチのハウジング内で案内され且つ電磁的に起動可能なロック用スライド部材は読取ヘッドの下方において上記切換えタペットと遮断的に係合され得る。上記ロック用スライド部材は、可逆的な起動傾斜部を備えた連結デバイスにより電磁駆動装置に関連して作動する。上記起動傾斜部の可逆性によれば、電圧なしでまたは電圧下で電磁駆動により制動（ロック）が生ずるか否か(NORMALLY LOCKEDまたはNORMALLY UNLOCKED)が事前設定され得る。
【０００６】
独国特許公開第697 07 081号(DE 697 07 081 T2)は、当該安全スイッチのハウジングに対して種々の所定角度位置で読取ヘッドが固定され得るという安全スイッチを開示している。
【０００７】
更なる上記の如きもしくは同様の安全スイッチは、独国特許第33 09 372号(DE 33 09 372 C2)、独国特許公開第199 19 949号(DE 199 19 949 A1)、独国特許第34 29 647号(DE 34 29 647 C2)および独国特許公開第39 23 663号(DE 39 23 663 A1)に開示されている。
【０００８】
たとえば独国特許公開第197 11 588号(DE 197 11 588 A1)には、電気的接触なしで相互作用し安全スイッチを制御し得る電気的および／または電子的構成要素を備えた第1および／または第2モジュールを各々が有するという読取ヘッドおよびアクチュエータを備えた改変型の安全スイッチが開示されている。
【０００９】
組立ての後で上記読取ヘッド内のアクチュエータは機械的手段によりロックされ得る結果、保護装置が閉止（ロック）され得る。現在の技術状況に基づくと上記閉止は、たとえば読取ヘッド内のタペットをアクチュエータ内の開口に貫通延在させることで行われる。用途に依存してたとえば1000Nの所要閉止力が付与され得るべく、上記閉止システムは、故に安全スイッチは適度に頑丈な設計態様とされねばならない。
【００１０】
上記アクチュエータは、上記読取ヘッドにより形成されたチャネル内に導入される。しかし金属切削用工作機械の近傍などの汚染環境において、生ずべき安全スイッチおよび閉止システムの汚染は、大きな閉止力の提供ならびに他の機能を阻害し得る。
【００１１】
独国特許公開第199 53 898号(DE 199 53 898 A1)は、アクセス防止デバイスを開示しており、該防止デバイスにおいては、閉止システムは可動構成要素上に位置された磁化可能ヨークと該ヨーク上に閉止（ロック）され得るU形状磁石とを含む磁気回路から成り、上記磁石の磁気作用は投入かつ切断され得る。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の目的は安全スイッチの閉止システムを更に改良するに在り、特に、低い設計コストにて大きな閉止力を獲得するに在る。これに加え、閉止システムおよび安全スイッチの動作は汚染環境においてさえも確実とされるべきであり、且つ、用途に依存して相互作用システムの空間的応答領域を完全に使用可能とすべきである。
【００１３】
この目的は、請求項１に特定された閉止システムにより達成される。特定実施例は、従属請求項において特定される。
【００１４】
この目的は本発明に依れば、上記アクチュエータは対抗要素と関連して作動及び作動解除可能（制御可能）な電磁石により上記読取ヘッドに対して閉止され得るものであり、上記対抗要素および／または電磁石は協働基部要素に堅固に接続されるが後者に対して枢動可能であり、且つ、上記第1および／または第2モジュールは夫々の対抗要素に一体化されることで達成される。
【００１５】
故に閉止は、影響されず、またはいずれにしても上記アクチュエータの移動方向を横切る方向に移動可能なボルトによってでは無く上記対抗要素に対する電磁力の作用により影響される。また上記電磁石は、上記安全スイッチ自体により且つ／又は関連する制御デバイスにより且つ／又は上記安全スイッチに関連する機械により、作動および作動解除され得る。上記閉止力のレベルはたとえば、関連する機械の作動状況に依存して調節可能である。上記対抗要素および／または電磁石は上記基部要素に対して枢動可能に取付けられることから、閉止の過程において上記電磁石およびアクチュエータは十分に大きな閉止力が生成され得る如く接近される。上記第1および／または第2モジュールは夫々の対抗要素に一体化されることから、たとえば上記保護装置が或る角度で変位した場合などの不都合な状況においてさえも上記各モジュール間の相互作用は信頼性を以て確実とされる。
【００１６】
電気的接触なしでの読取ヘッドとアクチュエータとの相互作用は、最も単純な場合においては電磁波を抑制し特に電磁界のそれを抑制することで、現在の技術状況において開示された全ての手法により行われ得るものである。代替例としては、電気的接触なしで読取ヘッドとアクチュエータとの間で識別信号が交換されるという所謂るトランスポンダ・システムも利用され得る。この点、現在の技術状況において相互作用システムの空間応答領域は限られた範囲でのみ使用され、その様に使用する上ではまとめられた場合における読取ヘッドおよびアクチュエータの比較的に正確な配向が必要とされる。
【００１７】
好適には上記読取ヘッドは、固定的とされるべく上記電磁石および第1モジュールが固着されるヘッド用ハウジングを有する。結果として、特に上記電磁石の電気的接続が簡素化される。
【００１８】
好適には上記アクチュエータは上記基部要素、対抗要素および第2モジュールを有し、特に上記アクチュエータはこれらの要素から構成される。上記アクチュエータにおける上記対抗要素の斯かる可動構成は、本発明の好適実施例における如く上記第2モジュールが電気的接続ラインを有さないときに特に好適である。
【００１９】
上記対抗要素は好適には、相互に直角を形成する２つの軸心の回りにて上記基部要素に対して枢動可能とされ得る。結果として、上記読取ヘッドに対する、上記アクチュエータの任意の所望の角度的変位、故に上記保護装置の可動部分の任意の所望の角度的変位は、所定度合いまで補償され得る。このことが必要でありまたは好適である限りにおいて、特に上記対抗要素および基部要素の離間方向により決定される第3軸心の回りにおいて上記対抗要素は如何なる場合にも有限範囲まで枢動可能とされ得る。上記枢動範囲は、必要であれば異なる様式で上記の３つの軸心に対して機械的停止部を形成することで、上記対抗要素および／または基部要素の幾何学的構成により制限され得る。
【００２０】
上記対抗要素は上記基部要素に対しそれらの離間方向において実質的に変位不能であることから上記閉止は更に改善される、と言うのも、閉止状態に在る上記保護装置を開けようとして先ず該保護装置を把持することで開放移動に対して“着手”する可能性が排除されるからである。
【００２１】
本発明のひとつの特定実施例において上記基部要素に対する上記対抗要素の回転の範囲は、特にそれらの離間方向により決定される軸心の回りにおいて制限される。これにより、上記対抗要素の事前配向、特に関連モジュールの事前配向が確実とされることで、読取ヘッドおよびアクチュエータの高信頼性の相互作用が確実とされる。
【００２２】
好適には、上記対抗要素と基部要素との間には弾性変形可能要素が取付けられ、上記対抗要素を上記基部要素に対する基本位置へと戻す復元力は該弾性変形可能要素により上記対抗要素に対して付与され得る。上記弾性変形可能要素はゴムもしくはプラスチック製のソケットにより特に簡素な手段で特に高信頼性で形成され得ると共に、上記基部要素を上記対抗要素に堅固に接続する接続要素は該ソケットを貫通延在する。
【００２３】
本発明のひとつの特定実施形態において、上記電磁石は第1停止表面を形成すると共に上記第2対抗要素は第2停止表面を形成し；閉止の間において上記第1停止表面は上記第2停止表面に対して平坦載置され得る。結果として、高信頼性で永続的に大きな閉止力が達成され得る。
【００２４】
上記第1および第2モジュールは相応して協働する第3および第4停止表面を形成し、これらの停止表面は閉止の間において好適には相互に平坦接触され得る。これにより、上記アクチュエータおよび読取ヘッドの信頼性の高い相互作用が確実とされる。
【００２５】
本発明の他の利点、特徴および詳細は、従属請求項と、図面に関してひとつの代表的実施例が記述される以下の説明とにおいて特定される。各請求項および説明において特定される特徴は、個々にもしくは任意の組合せのいずれかで本発明に対し本質的であり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明に対して権利請求された閉止システム1(図４)に係る安全スイッチの読取ヘッド2の斜視図である。読取ヘッド2は、(不図示の)安全スイッチの少なくとも一部分である。電気的な切換え操作は、ヘッド用ハウジング4の内側で、または、ヘッド用ハウジング4から離間した安全スイッチの切換え構成要素内で実施され得る。読取ヘッド2に対する電気的接触は、一個以上のプラグ・コネクタ5により確立される。ヘッド用ハウジング4の形状は、実質的に矩形の前面6を備えた実質的な直方体形状である。下側領域においてヘッド用ハウジング4は円筒状ボアを有するが、該ボアの長手軸心は前面6と直角を形成すると共に該ボア内には電磁石7が導入され得る。好適な代表的実施例において読取ヘッド2はヘッド用ハウジング4により、(不図示の)保護装置のフレームに対し又は機械自体に対して固定され得る。
【００２７】
電磁石7は実質的に円筒状のハウジングを有するが、該ハウジングはアクチュエータ3に臨む側部上にて実質的に円形の第1停止表面8を形成する。第1停止表面8から環状溝28により分離された環状縁部9は、電磁石7のハウジングの外部にて径方向に形成される。第1停止表面8、環状縁部9および前面6は好適には、平坦平面内に載置される。
【００２８】
電磁石7の上方にてヘッド用ハウジング4内には第1モジュール10が堅固に取付けられると共に、該モジュールは特にネジ接続によりヘッド用ハウジング4に対して着脱可能に接続される。第1モジュール10と、電磁石7と、プラグ・コネクタ5に対する接続部との間の配線は好適には、ヘッド用ハウジング4の内側に延在する。プラグ・コネクタ5に対する接続ラインを取付けるためのケーブル・クランプ11は、ヘッド用ハウジング4の側部表面上に取付けられる。第1モジュール10の好適には平坦な前面すなわち第3停止表面23(図５)は、第1停止表面8と整列されるか又は該表面から僅かに後方に変位される。
【００２９】
図２は、関連アクチュエータ3の斜視図である。アクチュエータ3はたとえば鋼鉄から成る対抗要素12を有するが、該要素の故にアクチュエータ3は電磁石7により読取ヘッド2上に固定され得ることから上記保護装置は閉止され得る。対抗要素12は全体的に鋼鉄であるか、または、たとえば部分的にのみその様にされるべく上記電磁石と相互作用する挿入要素を受容するアルミニウムのフレームを形成しても良い。対抗要素12はたとえばアルミニウムである関連基部要素13に堅固に接続されるが、図３乃至図５に関する以下の記述において説明される如く該基部要素に対して枢動可能である。電気的接触なしで読取ヘッド2の第1モジュール10と相互作用し得る第2モジュール14は対抗要素12に堅固に接続されるが、好適には締着ネジにより後者から着脱可能である。
【００３０】
対抗要素12は、閉止の間において読取ヘッド2の第1停止表面8に対して平坦接触せしめられ得る平坦な第2停止表面15を形成する。第2モジュール14の好適には平坦な前面すなわち第4停止表面24(図５)は、第2停止表面15と整列されるかまたはこれに対して僅かに後方にオフセットされる。本質的な点は、第1および第2モジュール10、14の構成によれば電磁石7または対抗要素12の第1および第2停止表面8、15の接触が確実とされることである、と言うのも、これに依れば特に大きな閉止力が達成され得るからである。
【００３１】
アクチュエータ3は基部要素13により、たとえば、上記安全スイッチにより作動および作動解除され得る機械のための保護装置に対して固定される。この保護装置に対して対抗要素12は第2モジュール14と共に、図２に示され且つ相互に対して直角を形成する空間内の３方向x、y、zの回りで枢動され得る。対抗要素12と基部要素13との間の離間方向は、空間内方向zにより表される。この離間方向において対抗要素12は基本的に、基部要素13に対して変位され得ない。また対抗要素12および基部要素13は両者ともに、実質的に直方体形状であり且つ丸み付けられた縁部および角隅部を有する。対抗要素12における溝の形態の凹所16は特にネジである締着手段に対するアクセスを提供するが、該締着手段は基部要素13における締着孔17内に導入され得ると共に、該締着手段によればアクチュエータ3は上記保護装置の可動部分に固定され得る。
【００３２】
図示された代表的実施例において第2モジュール14は接続ラインを有さないことから、アクチュエータ3に対する電気的接触は必要とされない。第2モジュール14に記憶された識別データを読み出してから第1モジュール10へと送るために、エネルギは好適には、読取ヘッド2に取付けられた第1モジュール10を通ってアクチュエータ3における第2モジュール14へと伝達される。簡素化された実施例において第2モジュール14は、第1モジュール10により生成された電磁界を単に減衰することで、該モジュール14の存在と上記保護装置の閉成位置とを読取ヘッド2に対して示しても良い。
【００３３】
図３は、アクチュエータ3の破断斜視図を表している。この図は特に、基部要素13に対する対抗要素12の連結を示している。この目的のために基部要素13は対抗要素12から離間する側に穿孔を有し、該穿孔の底面27(図５)には、対抗要素12に臨む基部要素13の側部に通ずる通路が配備される。
【００３４】
この通路内には弾性変形可能要素18が取付けられ且つ特に結節されるが、該要素によれば、基部要素13に対して対抗要素12を基本位置へとリセットする力が該対抗要素12に対して付与され得る。図示された代表的実施例において弾性変形可能要素18はゴムもしくはプラスチック製のソケットの形態であり、該弾性変形可能要素を介し、基部要素13を対抗要素12に接合する接続要素19が延在する。弾性変形可能要素18と接続要素19との間には、要素18を過負荷から保護するために平座金20が取付けられる。図示された代表的実施例において接続要素19は着脱可能であり好適には自己締着式の接続ネジであり、該接続ネジは、対応して対抗要素12にネジ切りされた孔内に螺着され得る。
【００３５】
対抗要素12は、機械的停止機構により事前設定された範囲内においてのみ、基部要素13に対する離間方向においてz軸の回りで枢動され得る。図示された代表的実施例において上記機械的停止機構はストッパ・ネジ21において具現されるが、該ネジは、頭部なしネジ、自在軸受、硬質円筒ピン、アダプタ・スリーブなどの形態ともされ得る。この停止ネジ21は、基部要素13に臨む対抗要素12の表面に載置された停止用の協働開口22であって該開口の幾何学的寸法が最終的にはｚ軸の回りにおける枢動の範囲を決定する停止用開口22内へと延在する。
【００３６】
本発明の(不図示の)ひとつの特定実施例において上記停止機構は、閉止システム1が作動する間に該停止機構の各構成要素の衝突による騒音の発生を防止すべく、たとえば弾性変形可能要素の介設に依る緩衝機構を有する。たとえば特に停止ネジ21もしくは同等の頭部なしネジは自身上に取付けられた緩衝用O-リングを有することが可能であり、且つ／又は、停止用開口22内には適切な緩衝リングが取付けられ得る。
【００３７】
図４は、組立てられた閉止システム1の読取ヘッド2およびアクチュエータ3を通るy/z平面における断面図である。図示された断面は、離間方向zに対して回転対称となるべく設計された弾性変形可能要素18の形状を明示している。平座金20は実質的にカップ形状であると共に、特に閉止の間、ならびに、接続要素19による対抗要素12から基部要素13への関連力の伝達および読取ヘッド2からアクチュエータ3もしくは上記保護装置への力の伝達の間、且つ／又は、接続要素19のネジ切りの間、且つ／又は、基部要素13に対する対抗要素12の旋回の間、における停止部を形成する。ソケット18は上記過程において基部要素13および対抗要素12の両者と接触すると共に、生ずる振動もしくは衝撃の間において対抗要素12が振動する傾向を吸収し、たとえば基部要素13に対する対抗要素12の衝撃により引き起こされて生ずるガタつきなどの騒音の進展を阻止する。
【００３８】
図５は、図４と同様であるがアクチュエータ3が傾斜位置に在る断面図である。この図においては明確化のために、弾性変形可能要素18は示されない。但し、基部要素13に対する対抗要素12の図示旋回の間において電磁石7の第1停止表面8に対する対抗要素12の第2停止表面15の平坦接触が確実とされ、故に大きな閉止力が確実とされることは理解され得る。対応して、第1モジュール10の第3停止表面23は第2モジュール14の第4停止表面24に対して平坦接触を構成し、これにより、第1および第2モジュール10、14間における高信頼性の電磁的な相互作用（協働）が確実とされる。
【００３９】
図示された場合では図５の図面平面に直交する空間方向xの回りにおいて、基部要素13に対する対抗要素12の回転の範囲は、枢動軸心に対して突出すると共に基部要素13に臨む対抗要素12の表面25が、対抗要素12に臨む基部要素13の前面26に接触することで制限される。代替実施例としてまたは付加的に、この停止位置において平座金20はそのカップ形状縁部により、基部要素13の底面27上の少なくとも一箇所に接触する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明に対して権利請求された閉止システムに係る安全スイッチの読取ヘッドの斜視図である。
【図２】図２は、関連アクチュエータの斜視図である。
【図３】図３は、上記アクチュエータの破断斜視図である。
【図４】図４は、結合されたときにおける上記閉止システムの読取ヘッドおよびアクチュエータの断面図である。
【図５】図５は、図４と同様であるがアクチュエータが所定角度で後方移動された断面図である。

Claims

電気的接触なしで相互作用し得る電気的および／または電子的構成要素を備え、結果として当該安全スイッチを制御する第1および第2モジュール(10、14)を夫々有する読取ヘッド(2)およびアクチュエータ(3)を備えた安全スイッチの閉止システム(1)において、
上記アクチュエータ(3)は、対抗要素(12)と相互作用する作動及び作動解除可能な電磁石(7)により上記読取ヘッド(2)に対して閉止され得るものであり、
上記対抗要素(12)および／または電磁石(7)は、上記アクチュエータ(3)上にまたは上記読取ヘッド(2)上に固着された協働基部要素(13)に堅固に接続されるが斯かる基部要素(13)に対して枢動可能であり、且つ、
上記第1および／または第2モジュール(10、14)は夫々の対抗要素(12)に一体化されることを特徴とする、閉止システム(1)。
前記読取ヘッド(2)は、固定的とされるべく前記電磁石(7)および第1モジュール(10)が固着されるヘッド用ハウジング(4)を有することを特徴とする、請求項１記載の閉止システム。
前記アクチュエータ(3)は前記基部要素(13)、前記対抗要素(12)および前記第2モジュール(14)を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の閉止システム。
前記対抗要素(12)は相互に直角を形成する２つの軸心(x、y)の回りにて前記基部要素(13)に対して枢動可能であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の閉止システム。
前記対抗要素(12)は前記基部要素(13)に対し、それらの離間方向において実質的に変位不能であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の閉止システム。
前記対抗要素(12)および基部要素(13)の離間方向により決定される軸心(z)の回りにおいて該基部要素(13)に対する該対抗要素(12)の枢動の範囲は、停止機構により制限されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の閉止システム。
前記対抗要素(12)と基部要素(13)との間には弾性変形可能要素(18)が取付けられ、上記対抗要素(12)を上記基部要素(13)に対する基本位置へと戻す復元力は該弾性変形可能要素により上記対抗要素(12)に対して付与され得ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の閉止システム。
前記弾性変形可能要素(18)はゴムもしくはプラスチック製のソケットであり、前記基部要素(13)を前記対抗要素(12)に堅固に接続する接続要素(19)は該ソケットを貫通延在することを特徴とする、請求項７記載の閉止システム。
前記電磁石(7)は第1停止表面(8)を形成すると共に前記対抗要素(12)は第2停止表面(15)を形成し、且つ、
上記第1停止表面(8)は上記第2停止表面(15)に対して平坦接触され得ることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の閉止システム。
前記第1および第2モジュール(10、14)は相互に協働する第3および第4停止表面(23、24)を形成し、これらの停止表面は閉止の間において好適には相互に平坦接触され得ることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の閉止システム。