JP2016529673A - 安全スイッチのアクチュエータ並びにこのようなアクチュエータを備えた安全スイッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、装置（２）の所定の状態を検出してロックするため、特に機械（４）等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチ（１０）のアクチュエータ（１）であって、該アクチュエータ（１）は、前記安全スイッチ（１０）のスイッチ部材（１６）の読取りインダクタンス（３８）と無接触式に信号交換するためのインダクタンス（３６）を有しており、前記アクチュエータ（１）は、前記スイッチ部材（１６）のロック部材（２４）がロック状態で当接可能なロックフランク（５０）を有しており、これにより、前記アクチュエータ（１）は前記スイッチ部材（１６）においてロック可能になっているものにおいて、前記インダクタンス（３６）は、前記ロックフランク（５０）の周り、又は該ロックフランク（５０）を形成する、前記アクチュエータ（１）に設けられた切抜き部又は孔の周りに延在する少なくとも１つの巻線を有しており、該少なくとも１つの巻線は、前記アクチュエータ（１）を前記スイッチ部材（１６）においてロックしている状態では、前記ロック部材（２４）の周り、又は該ロック部材（２４）の延長部の周りに延在していることを特徴とする、安全スイッチ（１０）のアクチュエータ（１）、並びにこのようなアクチュエータを備えた安全スイッチに関する。

Description

本発明は、装置の所定の状態を検出してロックするため、特に機械等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチのアクチュエータ、並びにこのようなアクチュエータを備えた安全スイッチに関する。

安全スイッチは、例えば機械の防護装置の状態を監視するために使用され、例えば工作機械又は産業ロボット用の防護空間の防護扉の閉鎖状態の監視に用いられる。防護装置の閉鎖状態において、安全スイッチは、機械を運転するためのリリース信号を供給可能である。防護装置が開くと、安全スイッチは強制的に、例えば形状接続に基づいて作動させられるべき電気的なコンタクト対を介して、又は電子的な切替え素子を介して、１つ又は複数の回路を中断する。その結果、リリース信号は最早供給されなくなる。このようにして、付属する機械を安全な運転状態に移行させる、例えば遮断することができるか、又は機械の接続を防ぐことができるようになっている。

いくつかの用途では、例えば機械の所定の運転状態において防護装置が開けられるようになっていることを防止すべき場合に、防護装置の閉鎖状態が、解除可能にロックすることができるようになっている、ということが必要とされている。機械停止後に初めてロックが解除されて、防護装置を開けることができるようになっている。

機械的なアクチュエータを備えた安全スイッチの場合、このようなロック又は閉鎖保持は、ＤＥ４３２８２９７Ｃ１から公知のように、機械的なアクチュエータを、安全スイッチのスイッチヘッドに挿入された状態でロックすることにより行われる。

ＷＯ９８／４３３５１Ａ１から公知の安全スイッチは、安全スイッチ、特に安全スイッチの読取りヘッドと無接触式に信号交換するためのインダクタンスを有するアクチュエータを備えている。

本発明の根底を成す課題は、大幅に改良された動作特性を有する、安全スイッチ用のアクチュエータ、及び付属する安全スイッチを提供することにある。１つの実施形態ではいずれにせよ既に、安全スイッチの高い運転確実性が大幅に向上されるようにしたい。特に、アクチュエータが安全スイッチに正しく位置決め若しくはロックされていないにも関わらず、安全スイッチが例えば電子構成部品の故障又は試みられた操作に基づいて、アクチュエータの存在又はロックを、延いては例えば機械の防護装置が閉鎖され且つロックされた状態にあることを信号化することは、確実に排除されるようにしたい。

この場合、アクチュエータ及び／又は閉鎖保持機構は、できるだけコンパクトな構成形状を有していることが望ましい。

前記課題は、請求項１に規定されたアクチュエータ、及び補助請求項に規定された安全スイッチにより解決されている。本発明の特別な実施形態は、下位請求項及び以下の説明に定められている。

１つの実施形態において本発明は、装置の所定の状態を検出してロックするため、特に機械等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチのアクチュエータに関する。このアクチュエータは、例えば安全スイッチの読取りヘッド内に配置されていてよい安全スイッチの読取りインダクタンスと無接触式に信号交換するためのインダクタンスを有している。該インダクタンスには、同調コンデンサ及び／又はアクチュエータの一義的な識別を可能にすることのできるトランスポンダチップが接続されていてよい。読取りインダクタンスは、読取り／書込みインダクタンスとして、且つ／又はアクチュエータの電気エネルギ供給用のエネルギ供給インダクタンスとして、形成されていてもよい。

アクチュエータは、安全スイッチのロック部材がロック状態で当接可能なロックフランクを有しており、これにより、アクチュエータは安全スイッチにおいてロック可能になっている。インダクタンスは、ロックフランクの周り、又はロックフランクを形成する、アクチュエータに設けられた切抜き部又は孔の周りに延在する少なくとも１つの巻線を有しており、これによりこの少なくとも１つの巻線は、アクチュエータを安全スイッチにおいてロックしている状態では、ロック部材の周り、又はロック部材の延長部の周りに延在することになる。インダクタンスは、特に複数の巻線を有するコイルによって形成されていてよく、この場合、このコイルは複数の又は全ての巻線で以てロックフランクの周りに延在していてよい。アクチュエータに形成された切抜き部又は孔は、例えば長孔によって形成されていてよい。ロックフランクは、例えば切抜き部、孔又は溝の縁部によって形成されていてよい。特に、ロックフランクは、該ロックフランクを取り囲んでいる巻線内の中心に配置されていてよい。アクチュエータをロックしている状態では、ロック部材が巻線を貫通して係合していてよいか、又は巻線が好適には中心に近づいて、インダクタンスの巻線がいずれにしろロック部材の仮想延長部の周りに延在することになり、好適にはロック部材のロックフランクとの形状接続により確実なロックが保証されていると共に、確実な信号伝達が保証されている。

１つの実施形態において、ロックフランクを形成する切抜き部又は孔は、インダクタンスの少なくとも１つの巻線内の中心に配置されている。切抜き部又は孔は、基本的にはロック部材の進入に十分な大きさを有する円筒状であってよい。切抜き部又は孔は、長円形又は方形の輪郭を有していてよく、これにより切抜き部又は孔にロック部材が進入した後でも、アクチュエータは安全スイッチのスイッチ部材内、特にスイッチヘッド内でまだ移動可能であるにもかかわらず、アクチュエータを確実にロックすることができるようになっている。

１つの実施形態において、アクチュエータは、該アクチュエータの固定部分と、ロックフランクを有するロックフランク部分との間に配置された目標破断箇所を有している。安全スイッチにおいてアクチュエータがロックされた状態で過大な引っ張り力が生じると、目標破断箇所においてロックフランク部分が固定部分から分断可能になっていてよい。目標破断箇所は、特にこの目標破断箇所を形成しているアクチュエータの部分の局所的な材料薄化部により形成されていてよい。例えば舌片状のアクチュエータは、ロックフランクを形成する切抜き部又は孔の両側に目標破断箇所を有していてもよい。目標破断箇所においてロックフランク部分を分断するために必要とされる力は、好適には、この力によって安全スイッチの、例えばロック部材の、機械的な損傷は一切生じないように選択される。これにより、過大な引っ張り力によってはアクチュエータだけが損傷されて交換されねばならない一方で、安全スイッチは損傷されないままであり、引き続き使用することができるようになっている。

１つの実施形態において、安全スイッチとの信号交換用に必要とされる、アクチュエータの電気的な構成素子の第１の部分は、ロックフランク部分に接続されている。安全スイッチとの信号交換用に必要とされる、アクチュエータの構成素子の第２の部分は、固定部分に接続されている。過大な引っ張り力が生じた場合には、信号交換に必要とされる電気的な構成素子の両部分の電気的な接続が切離し可能であり、これにより信号交換は中断されることになる。これにより、アクチュエータの破断が確実に電気的に検出可能になっており、特に安全スイッチは、これに付随する危険な運転状態を即座に検知するようになっている。

電気的な構成素子の、ロックフランク部分と固定部分との接続は、適当な回路基板又は回路基板部分を介して行われてよく、過大な引っ張り力が生じると、回路基板又は回路基板部分自体が破断することにより、好適には固定部分からロックフランク部分が分断される前に、電気的な接続を中断する。アクチュエータのインダクタンスは、例えばロックフランク部分に接続されていてよく、特にロックされた状態において安全スイッチのロック部材は、インダクタンスの巻線内に係合することができるようになっており、過大な引っ張り力が生じると、インダクタンスの接続線路が中断され且つ／又はインダクタンス全体が破断されるようになっている。

１つの実施形態において、アクチュエータの目標破断箇所は、固定部分からロックフランク部分が分断する前に、可塑性伸長を含め、伸長可能である。この場合、ロックフランク部分が固定部分からまだ分断されていなくても、安全スイッチとの信号交換に必要とされる構成素子の２つの部分の電気的な接続は、既に切離し可能になっている。このことは例えば、電気的な接続の中断が、例えば脆性の回路基板の破断、接続線路の裂断、又は回路基板の電気的な構成素子の剪断によって生ぜしめられる一方で、目標破断箇所は、アクチュエータの好適には金属の材料の適当な延性特性に基づき、比較的大きな可塑性伸長領域を有していることによって生ぜしめられてよい。これにより、閉鎖保持は未だ作動状態にあり、特にアクチュエータはまだ安全スイッチにおいてロックされているが、制御装置は既に電気的な接続の中断に基づいて、故障を検知することができる、ということが達成される。

１つの実施形態において、安全スイッチとの信号交換に必要とされる電気的な構成素子の少なくとも１つの部分が配置された回路基板は、形状接続によりアクチュエータの固定部分と動作接続された係留部分を有している。例えば、このような係留部分は、固定部分の開口に挿入されていてよく、この開口自体は、係留部分で埋められるアンダカットを有している。好適には、ロックフランク部分が固定部分から分断される前に、回路基板が固定部分に移行する部分において破断する。このときに、電気的な接続が中断される。

１つの実施形態において、アクチュエータは、好適にはストリップ状の、少なくとも２つの重なり合った金属薄板部材を有しており、これらの金属薄板部材の一方は、その上に位置する他方の金属薄板部材と、この他方の金属薄板部材の、ロックフランク部分を形成している軸方向端部とに比べて、後退させられている。この後退により空いた部分には、その上に位置する他方の金属薄板部材に接してインダクタンス、例えばコイルが載置された回路基板、が配置されていてよい。後退部は別にして、これらの金属薄板部材は少なくとも部分的に整合しており、例えば打抜き部材として製造されていてよい。これにより、特にアクチュエータの輪郭が、場合によっては設けられる目標破断箇所を含めて、簡単且つ再現可能に生ぜしめられることになる。

本発明は、装置の所定の状態を検出してロックするため、特に機械等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチにも関する。この安全スイッチは、アクチュエータと無接触式に信号交換するための読取りインダクタンスと、その長手方向軸線に沿って制御されて移動可能であり且つアクチュエータとの形状接続状態にもたらすことのできるロック部材とを有している。ロック部材は、例えば可動子部分を有しており、安全スイッチケーシング内でその長手方向に電磁式に可動であってよい。

アクチュエータは上述したように形成されており、読取りインダクタンスは、ロック部材の周りに延在する少なくとも１つの巻線を有している。これにより、アクチュエータのインダクタンスとの、特に良好で確実な電磁結合が保証されている。アクチュエータと読取りヘッドのインダクタンス、特に付属する巻線又はコイルは、それぞれアクチュエータを安全スイッチにおいてロックしている状態において、ほぼ同心的であるか、又はそれどころか整合していてよい。読取りインダクタンスは、例えば円形の輪郭を有していてよく、読取りインダクタンスの中心は、アクチュエータの、長円形の輪郭を有するインダクタンスの中心と、ほぼ一致していてよい。

１つの実施形態において、ロック部材の周りに延在するブシュ部材は、特に強磁性の金属材料から製造されている。ブシュ部材は、特に安全スイッチのスイッチ部材のスイッチケーシングのほぼ中心に配置された、内側に位置するロック部材と、外側に位置する読取りコイルとの間に配置されていてよい。ブシュ部材により、読取りインダクタンスによって誘起される電磁界の有利な形成が達成可能であり、特に所望の応答範囲内でのアクチュエータとの信号結合が改善され得る。

１つの実施形態において、安全スイッチは、アクチュエータを挿入するための、少なくとも１つの開口を備えたスイッチヘッドを有している。読取りヘッドは、アクチュエータが完全にこの読取りヘッドに挿入された場合にのみ、読取りインダクタンスとアクチュエータのインダクタンスとの間の信号交換が可能であるように形成されている。これにより例えば、外部でスイッチヘッドに接しているに過ぎないアクチュエータが、未だ読取りインダクタンスの応答範囲内に位置しており、これにより安全スイッチが誤って、アクチュエータはスイッチヘッドに挿入されている、ということを信号化することが防止され得る。このことを達成するためには、複数の手段が個別に、又は互いに組み合わされて設けられていてよく、例えば読取りヘッドにアクチュエータを挿入するための開口を形成するフードは、特に強磁性の材料から製造されていてよい。択一的又は補足的に、読取りヘッド内には、読取りインダクタンスにより形成された電磁界の望ましくない副ローブを低減させるか、又は主ローブを制限し、延いては読取りインダクタンスの応答範囲もスイッチヘッド内の範囲に限定する、補償コイルが配置されていてよい。スイッチヘッドにおけるロック部材の中心配置及び／又は読取りインダクタンスの中心配置により、アクチュエータが、特に互いに９０°の角度を成す４つの異なる方向からスイッチヘッドに挿入され得る安全スイッチが実現可能である。

本発明の別の利点、特徴及び詳細は、従属請求項並びに図面につき複数の実施例を個別に説明した以下の説明から明らかである。請求項及び説明中に述べた特徴は、それぞれそれ自体が個々で、又は任意に組み合わされて、本発明の基本となり得る。

安全スイッチを備える装置の全体配置を上から見た概略図である。 本発明による安全スイッチの斜視図である。 図２に示したスイッチヘッドとアクチュエータの領域の一部を拡大して示す図である。 アクチュエータが挿入されたスイッチ部材の上部の断面図である。 アクチュエータを上から見た斜視図である。 アクチュエータを下から見た斜視図である。 ロック若しくは閉鎖保持が非作動状態のときの、スイッチ部材の上下の領域を示した図である。 付属する切替え行程線図を示した図である。 アクチュエータが読取りヘッドにまだ完全には挿入されていない状態の、スイッチ部材の上下の領域を示した図である。 付属する切替え行程線図を示した図である。

図１には、装置２、例えば本実施例では工作機械又は溶接用ロボットであってよい機械４の防護装置、の全体配置を上から見た概略図が示されている。装置２は、運転中の機械４による危険から、例えば作業者を防護する。装置２は、好適には固定式の第１の部分６、例えば装置２のフレーム、を有している。第１の部分６は、二重矢印１４に相応して第１の部分６に対して可動の、装置２の第２の部分１２、例えば防護扉、によって閉鎖可能な開口８を有している。装置２には安全スイッチ１０が取り付けられており、安全スイッチ１０は、好適には固定式の第１の部分６に配置されたスイッチ部材１６と、好適には可動の第２の部分１２に配置されたアクチュエータ１とを有している。安全スイッチ１０は、機械４を制御する制御装置１９に接続されている。

図２には、スイッチ部材１６とアクチュエータ１とを備えた本発明による安全スイッチ１０の斜視図が示されている。スイッチ部材１６は、スイッチ機構とスイッチ電子機器とが収納されたスイッチケーシング１８を有している。スイッチケーシング１８の上端部には、実質的に立方体のスイッチヘッド２０が配置されており、スイッチヘッド２０は、スイッチケーシング１８に取外し可能に固定されており、且つ合計４つの側面に、アクチュエータ１をスイッチヘッド２０に挿入するための各１つの入口開口２２を有している。好適にはスイッチヘッド２０の内部の中心に、スイッチヘッド２０及びスイッチケーシング１８内でその長手方向軸線の方向に制御式に可動のロック部材２４が配置されており、ロック部材２４は、スイッチケーシング１８から進出した位置（図２に図示）において、スイッチヘッド２０に挿入されたアクチュエータ１をスイッチ部材１６においてロックするようになっている。

アクチュエータ１は、重ね合わされて配置された２つのストリップ状の金属薄板部材２６，２８を有しており、これらの金属薄板部材２６，２８は、スイッチヘッド２０に面した側の端部を、好適にはプラスチックから成るカバー３０によって包囲されている。反対側の端部において、両金属薄板部材２６，２８は、２つの固定用開口３２，３４を備えた固定部分８０を形成しており、これらの固定用開口３２，３４を介して、アクチュエータ１は装置２の第２の部分１２に固定することができるようになっている。

図３には、図２に示したスイッチヘッド２０とアクチュエータ１の領域を、部分的にそれぞれ断面して拡大した図が示されている。図４には、スイッチ部材１６の上部が、スイッチヘッド２０に挿入され、そこでロックされたアクチュエータ１と共に断面して示されている。

アクチュエータ１は、本実施例では複数の巻線を有するコイルによって形成されたインダクタンス３６を有している。インダクタンス３６は、図４に示した状態において、スイッチヘッド２０内に配置された読取りインダクタンス３８と、無接触式に信号交換可能である。読取りインダクタンス（コイル）３８の応答範囲４０は、図３に破線で示されている。アクチュエータ１のインダクタンス３６が応答範囲４０内にあるときには、読取りコイル３８との信号交換が可能であり、安全スイッチ１０は、アクチュエータ１がスイッチヘッド２０に完全に挿入されており、よって装置２は閉鎖されていることを信号化することができる。このためにアクチュエータ１は、インダクタンス３６の他に、例えば同調コンデンサ、トランスポンダチップ、又は無線周波数識別タグ（ＲＦ−ＩＤタグ）を有していてよい。スイッチヘッド２０のフード４２又は適当なシールド用に、金属材料又はそれどころか強磁性材料を使用することにより、応答範囲４０は、スイッチヘッド２０又はスイッチケーシング１８内にのみ延在する空間範囲に制限されている。

応答範囲４０を制限することにより、例えばスイッチヘッド２０の上面に支持されているに過ぎない、スイッチヘッド２０に挿入はされていない、よってロックすることもできない、誤って取り付けられたアクチュエータ１が、安全スイッチ１０の誤った信号につながることが防がれる。これにより更に、例えばアクチュエータ１のトランスポンダが、アクチュエータ１がスイッチヘッド２０にまだ又はまだ完全には挿入されていないときに既に認識され、これにより例えば「防護扉は閉鎖され、既に閉鎖保持状態にある」等の正しくない信号が、安全スイッチ１０から誤って送信される、ということが排除されている。

更に、例えば読取りインダクタンス３８の過大な感度を招くことがある、安全スイッチ１０の電子構成部材の欠陥により、スイッチヘッド２０に不正確に挿入されたアクチュエータ１が認識されてしまう恐れがある、ということが確実に防止されている。主磁界方向に対して横方向に、且つ読取りインダクタンス３８の副ローブの上方にインダクタンス３６が挿入されることにより、前記欠陥の場合でも遮断距離と、いわゆる「安全な遮断距離(Sar)」とは特に近接している。なぜならば、例えば欠陥に起因して磁界が強まると、主に鉛直方向を向いた磁界の主ローブが拡大するが、主ローブはフード４２によって遮蔽されているからである。

アクチュエータ１の第１の金属薄板部材２６は、スイッチヘッド２０に面した側の端部において、ロックフランク部分４４（図３）で以て第２の金属薄板部材２８を越えて突出しており、且つ長孔４６を有している。この長孔４６をロック部材２４が貫通することができるようになっており、これにより、図４に図示した位置で、アクチュエータ１をスイッチ部材１６においてロックするようになっている。インダクタンス３６は、回路基板４８上に配置されており、回路基板４８自体もやはり、ロック部材２４が貫通するための、第１の金属薄板部材２６の長孔４６よりも大きな長孔を有している。金属薄板部材２６の長孔４６又はこの領域に設けられたカバー３０は、ロック部材２４のためのロックフランク５０を形成している。

読取りインダクタンス３８は、スイッチヘッド２０内で回路基板とコイル枠とを有するコイル支持体５２上に配置されており、コイル支持体５２もやはり読取りインダクタンス３８と同様に、ロック部材２４の周りに環状に延在していてよい。読取りインダクタンス３８とロック部材２４との間に配置されたブシュ部材５４は、好適には強磁性材料から成り且つその長手方向に移動可能なロック部材２４をガイド又は支持するための、スリーブ状の部分を有している。ブシュ部材５４の、アクチュエータ１に面した側の端部付近において、ロック部材２４には、ブシュ部材５４の端面側の端部に挿入された掻取り部材５６が、特に弾性変形可能な環状の掻取りリップで以て当接している。ロック部材２４の、アクチュエータ１とは反対の側の端部において、ロック部材２４は、連行体５８に動作接続（結合）されており、連行体５８もやはり、ロック部材２４とは反対の側の端部において、スイッチケーシング１８に突入する可動子プランジャ６０と動作接続（結合）されている。

スイッチヘッド２０に対してスイッチケーシング１８をシールするために、スイッチ部材１６は、好適には回転対称的なシール部材を有している。このシール部材の半径方向外側の第１のシール部分６１は、ブシュ部材５４の好適には環状且つ／又は平らな端面と、スイッチケーシング１８の好適には横断面が円錐状に間隔を狭めて延在しているシール縁部との間に挟まれてシールしている。シール部材の半径方向内側の第２のシール部分６３は、ブシュ部材５４の好適には環状且つ／又は平らな端面と、連行体５８の先細部分の好適には環状の段付き面との間に挟まれてシールしている。両シール部分６１，６３は、一方ではスイッチケーシング１８のシールに役立ち且つ他方では連行体５８の行程運動に関して十分な長手方向可動性を有する、一体的に形成された、蛇行するメアンダ状のダイヤフラム６２を介して互いに接続されている。

スイッチケーシング１８内の可動子プランジャ６０の領域には、行程磁石の固定子６４が配置されており、固定子６４は、可動子プランジャ６０に動作接続（結合）された可動子部材６６と協働する。固定子６４は、例えば電磁石のコイルによって形成されていてよく、このコイルの給電時に、可動子部材６６延いては可動子プランジャ６０、連行体５８、並びにロック部材２４がスイッチケーシング１８内に進入させられ、これによりアクチュエータ１のロックが解除されるようになっている。可動子プランジャ６０と可動子部材６６との間の第１の中空円筒形の自由空間６８内には、可動子部材６６の過剰行程のためのばね部材（図示せず）が配置されていてよい。可動子プランジャ６０と可動子部材６６との間の第２の中空円筒形の自由空間７０内には、スイッチヘッド２０に向かって可動子部材６６に予荷重を加えるためのばね部材が配置されていてよい。

可動子プランジャ６０の、スイッチヘッド２０とは反対の側の端部、特に該端部に配置された切替え片７２は、固定子６４から突出している。可動子プランジャ６０のこの下端部は、その位置に応じて、可動子プランジャ６０延いてはロック部材２４の軸方向位置を検出可能な、相前後して配置された２つの位置センサ７４，７６と協働する。この実施例では、２つの位置センサ７４，７６は、それぞれライトバリアである。

図５には、特にアクチュエータ１のスイッチヘッド２０に面したロックフランク部分４４を上から見た斜視図が示されており、図６には、特にアクチュエータ１のスイッチヘッド２０に面したロックフランク部分４４を下から見た斜視図が示されている。特にストリップ状の第１の金属薄板部材２６は、図５及び図６では透視図で示されたカバー３０により輪郭が形成された長円形の長孔４６の領域に、第１の金属薄板部材２６に属する、やや大きく寸法決めされた長孔４７を画成する２つの脚部７８を細くすることにより形成された、目標破断箇所７９を有している。アクチュエータ１のロック状態において、過大な引っ張り力が生じた場合には、この目標破断箇所７９において、ロックフランク５０を有するロックフランク部分４４が、アクチュエータ１の固定部分８０から分断可能になっている。このために脚部７８の外側は、長孔４７の長さの５０％を上回る長さにわたって細く絞られている。

第１の金属薄板部材２６の機械的な目標破断箇所７９は、アクチュエータ１が所定の位置で破断する、ということが保証されているように、意図的に設計されている。第１の金属薄板部材２６に配置され、アクチュエータ１の、スイッチ部材１６と、その読取りインダクタンス３８との無接触式の信号交換用に必要とされる構成素子８８が突入している切抜き部８６は、例えばトランスポンダチップ又は同調コンデンサであってよい構成素子８８が、アクチュエータ１に過剰な負荷が掛けられた場合に、固定部分８０と共にスイッチヘッド２０から引き出され、次いで直ちにアクチュエータ１とスイッチ部材１６との間の無接触式の接続が中断され、安全スイッチ１０が相応の出力信号を送出する、ということを保証する。

択一的又は補足的に、第１の金属薄板部材２６が目標破断箇所７９で破断する力の限界値は、スイッチヘッド２０及びスイッチ部材１６も、アクチュエータ１の破断にかかわらず損傷されないままであり、特に完全に機能することができると共に引き続き使用可能であり続けるように設定されている。よって、このように過剰な負荷が掛けられた場合には、アクチュエータ１だけを交換し、スイッチ部材１６は交換せずに済む。

構成素子８８及び付属する回路基板４８の構成高さは、スイッチヘッド２０内でのアクチュエータ１の鉛直方向遊びよりも大きいので、カバー３０が破壊されても、構成素子８８が切抜き部８６を通過して落下することはなく、むしろ形状接続（形状による束縛、例えば係合による結合）に基づいて回路基板４８から分断されるようになっており、このことは直ちに安全信号の中断を生ぜしめる。

第１の金属薄板部材２６の、スイッチヘッド２０に面した側の端部、又はその付近、好適には目標破断箇所７９の領域において、第１の金属薄板部材２６の下面には、インダクタンス３６が取り付けられた回路基板４８が配置されている。回路基板４８とインダクタンス３６とは、それぞれロック部材２４の貫通用の、好適には長円形の開口を有している。回路基板４８は、係留部分８２を有しており（図６）、この係留部分８２は、先細部分８４を介して、インダクタンス３６用の支持体領域と結合されている。係留部分８２内には、インダクタンス３６の少なくとも１つの接続線路８３が通じている。この場合、係留部分８２が、第２の金属薄板部材２８のアンダカットを有する切抜き部８５に挿入されていることにより、係留部分８２は、アクチュエータ１の固定部分８０と形状接続的に結合されている。

このことは、ロック状態における過大な引っ張り力によりアクチュエータ１に過剰な機械的負荷が掛けられた場合には、アクチュエータ１が破断する前に、脚部７８により形成された目標破断箇所７９が伸長して、コイル３６の接続線路８３が、係留部分８２の破断に基づき中断される、ということをもたらす。このことは、過剰負荷に際しては、まず最初に安全信号が中断される一方で、機械的な閉鎖保持は、未だ有効であり続ける、ということをもたらす。より高い過剰負荷が掛けられて初めて、アクチュエータ１の機械的な目標破断箇所７９も裂断することになる。

第１の金属薄板部材２６は、ロック部材２４からアクチュエータ１の固定部まで直接に力を伝達されて、閉鎖保持力の最大部分を吸収するようになっており、且つ目標破断箇所７９を備えている。第２の金属薄板部材２８は、形状接続部を介してトランスポンダ回路基板４８の係留部分８２と結合されており、トランスポンダ回路基板４８は先細部分８４に基づき、小さな力だけを吸収可能な別の目標破断箇所を備えている。閉鎖保持において過剰負荷が生じた場合、第１の金属薄板部材の目標破断箇所７９は、本実施例では可塑性の領域を含めて最大数ｍｍだけ伸長する一方で、トランスポンダ回路基板４８の目標破断箇所は、裂断するようになっている。

図７には、スイッチヘッド２０を備えたスイッチ部材１６の上部領域の断面図、及びスイッチヘッド２０にアクチュエータ１が挿入されてはいるが、ロック若しくは閉鎖保持は非作動状態にあるスイッチ部材１６の下部領域が示されている。図８には、付属する切替え行程線図、つまりロック部材２４又は閉鎖保持ピンの行程ｈ（ｍｍ）が、図７に図示した出発位置７１から矢印９０の方向に出発するアクチュエータ１の移動距離ｓ（ｍｍ）に応じて示されている。アクチュエータ１のｓ＝０の位置は、アクチュエータ１がストップ位置までスイッチヘッド２０に挿入された状態に相当する。

図７に示した位置において、ロック部材２４はアクチュエータ１の貫通開口にやや突入しているが、アクチュエータ１をロックしてはいない。これに相応して、ロック部材２４は、スイッチヘッド２０内へ最大には移動させられていない状態にある。よって、第２の位置センサ７６を形成する第２のライトバリアの光路Ｌ２は、切替え片７２から解放されている。これに相応して安全スイッチ１０は、移動距離ｓの７３の部分では、例えばアクチュエータ１が固定されている防護扉は閉鎖されていて、閉鎖状態を保持する準備ができてはいるが、防護扉の閉鎖状態は、まだ保持されてはいない（閉鎖保持は非作動）、ということを信号化することができるようになっている。

アクチュエータ１がスイッチヘッド２０から矢印９０の方向に引き出されると、アクチュエータ１の移動方向９０と相まってほぼ直角を成すロックフランク５０に隣接する傾斜面９２がロック部材２４に当接して、ロック部材２４をスイッチケーシング１８内へ押し込む。この移動の間に、光路Ｌ２が中断される。

次に、ロック部材２４がアクチュエータ１の端面９４に当接し、まず最初に接続ポイント９５に到達する切替え行程線図部分が続く。接続ポイント９５では、アクチュエータ１がスイッチヘッド２０に挿入されたときに、安全スイッチ１０が最初にアクチュエータ１の存在を信号化する。次いで遮断ポイント９７に到達すると、安全スイッチ１０は、アクチュエータ１が挿入されていないことを信号化する。接続ポイント９５と遮断ポイント９７とは、アクチュエータ１の僅かな移動に基づく安全スイッチ１０の出力信号の望ましくない急速な変化を避けるために、十分に間隔を開けておく必要がある。

ロック部材２４がまだ端面９４に当接している間に、アクチュエータ１が更に引き出されると、安全な遮断距離(Sar)の切替えポイント９９に到達する。この切替えポイント９９では、例えば誤って磁界が強まり、これに相応して読取りインダクタンス３８の応答範囲４０が拡大された場合でも、安全スイッチ１０の確実な遮断がいずれにせよ保証されている。

アクチュエータ１がスイッチヘッド２０から更に離されると、ロック部材２４はカバー３０の挿入斜面９６に当接することにより、例えばばね予荷重に基づいて、スイッチヘッド２０内へ移動する。このとき切替え片７２から、まず最初に光路Ｌ２が解放され、次いで第１の位置センサ７４を形成する第１のライトバリアの光路Ｌ１も解放される。

アクチュエータ１がスイッチヘッド２０から完全に導出されると、ロック部材２４は切替え行程線図にマーキングした終端位置７５に到達する。アクチュエータ１の、特にカバー３０によって形成されている、ロック部材２４に面した輪郭は、切替え行程線図における行程ｈの推移を反映したものである。

図９には、スイッチ部材１６の上部領域の断面図と、アクチュエータ１がまだ完全には読取りヘッド（スイッチヘッド）２０に挿入されていない状態にあるスイッチ部材１６の下部領域とが示されている。図１０には、付属する切替え行程線図、つまりロック部材２４又は閉鎖保持ピンの行程ｈ（ｍｍ）が、図９に示した出発位置７７から矢印９８の方向に出発するアクチュエータ１の移動距離ｓ（ｍｍ）に応じて示されている。

図９に示した位置において、ロック部材２４はちょうど、カバー３０により形成された第１の挿入斜面９６に当接する。アクチュエータ１が更に挿入されると、ロック部材２４はスイッチ部材１６内に押し込められ、これによりまず最初に、第１の位置センサ７４を形成する第１のライトバリアの光路Ｌ１が中断され、次いで第２の位置センサ７６を形成する第２のライトバリア７６の光路Ｌ２も中断される。次に、ロック部材２４はアクチュエータ１の端面９４に当接する。更にアクチュエータ１を挿入する過程において、アクチュエータ１のインダクタンス３６が、読取りインダクタンス３８の応答範囲４０（図３）内に到達する。このとき、まず最初に図１０の切替え行程線図における遮断ポイント９７に到達し、次いで接続ポイント９５に到達する。アクチュエータ１のこの位置から、アクチュエータ１は安全スイッチ１０の読取りコイル３８により検出される。安全スイッチ１０は、アクチュエータ１の検出を、２つの位置センサ７４，７６の少なくとも一方の信号と論理的に結合し、場合によっては相応する出力信号を送出する。

アクチュエータ１が更に挿入されると、ロック部材２４は傾斜面９２に当接し、これに相応して再びスイッチヘッド２０内へ、やや移動する。この移動過程中に、切替え片７２は第２のライトバリアの光路Ｌ２を解放する。

この時点から次の行程部分７３において、安全スイッチ１０は、該安全スイッチ１０がアクチュエータ１を閉鎖保持若しくはロックするための準備ができていることを信号化する。

アクチュエータ１が更に挿入されると、例えば固定子６４の給電又はばね予荷重に基づき閉鎖保持が作動して、ロック部材２４はアクチュエータ１の、カバー３０により形成された長孔４６内へ完全に進入すると共に、全体的にスイッチヘッド２０の内部に移動するので、第１のライトバリアの光路Ｌ１も解放されることになる。これに応じて安全スイッチ１０は行程部分８１において、アクチュエータ１は十分に全体が挿入されてロックもされた状態にあり、よって例えば機械４の防護装置はロックされていると共に閉鎖保持されており、延いては安全な状態にあることを信号化する。アクチュエータ１に引っ張り力が加えられた場合には、ロックフランク５０がロック部材２４に形状接続的に当接し、延いてはアクチュエータ１をスイッチ部材１６において動かないようにロックするようになっている。

Claims (10)

1. 装置（２）の所定の状態を検出してロックするため、特に機械（４）等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチ（１０）のアクチュエータ（１）であって、該アクチュエータ（１）は、前記安全スイッチ（１０）のスイッチ部材（１６）の読取りインダクタンス（３８）と無接触式に信号交換するためのインダクタンス（３６）を有しており、前記アクチュエータ（１）は、前記スイッチ部材（１６）のロック部材（２４）がロック状態で当接可能なロックフランク（５０）を有しており、これにより、前記アクチュエータ（１）は前記スイッチ部材（１６）においてロック可能になっているものにおいて、
   前記インダクタンス（３６）は、前記ロックフランク（５０）の周り、又は該ロックフランク（５０）を形成する、前記アクチュエータ（１）に設けられた切抜き部又は孔の周りに延在する少なくとも１つの巻線を有しており、該少なくとも１つの巻線は、前記アクチュエータ（１）を前記スイッチ部材（１６）においてロックしている状態では、前記ロック部材（２４）の周り、又は該ロック部材（２４）の延長部の周りに延在していることを特徴とする、安全スイッチ（１０）のアクチュエータ（１）。
2. 前記ロックフランク（５０）を形成する前記切抜き部又は孔は、前記インダクタンス（３６）の前記少なくとも１つの巻線内の中心に配置されている、請求項１記載のアクチュエータ（１）。
3. 前記アクチュエータ（１）は、該アクチュエータ（１）の固定部分（８０）と、前記ロックフランク（５０）を有するロックフランク部分（４４）との間に配置された目標破断箇所（７９）を有しており、前記スイッチ部材（１６）において前記アクチュエータ（１）がロックされた状態で過大な引っ張り力が生じると、前記目標破断箇所（７９）において前記ロックフランク部分（４４）が前記固定部分（８０）から分断可能になっている、請求項１又は２記載のアクチュエータ（１）。
4. 前記スイッチ部材（１６）との信号交換用に必要とされる、前記アクチュエータ（１）の電気的な構成素子の第１の部分は、前記ロックフランク部分（４４）に接続されており、前記スイッチ部材（１６）との信号交換用に必要とされる、前記アクチュエータ（１）の電気的な構成素子の第２の部分は、前記固定部分（８０）に接続されており、過大な引っ張り力が生じた場合には、前記スイッチ部材（１６）との信号交換に必要とされる前記電気的な構成素子の両部分の電気的な接続が切離し可能であり、これにより信号交換が中断されるようになっている、請求項３記載のアクチュエータ（１）。
5. 前記目標破断箇所（７９）は、前記固定部分（８０）から前記ロックフランク部分（４４）が分断する前に伸長可能であり、前記ロックフランク部分（４４）が前記固定部分（８０）からまだ分断されていなくても、前記安全スイッチとの信号交換に必要とされる前記電気的な構成素子の両部分の電気的な接続は、切離し可能である、請求項４記載のアクチュエータ（１）。
6. 前記スイッチ部材（１６）との信号交換に必要とされる前記アクチュエータ（１）の前記電気的な構成素子の少なくとも１つの部分を有する回路基板（４８）が、形状接続により前記アクチュエータ（１）の前記固定部分（８０）と接続された係留部分（８２）を有している、請求項３から５までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１）。
7. 前記アクチュエータ（１）は、少なくとも２つの重なり合った金属薄板部材を有しており、第１の金属薄板部材（２６）は、前記ロックフランク（５０）を有する前記ロックフランク部分（４４）を形成しており、第２の金属薄板部材（２８）は、前記ロックフランク部分（４４）を形成する前記第１の金属薄板部材（２６）の一方の端部に比べて、後退させられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１）。
8. 装置（２）の所定の状態を検出してロックするため、特に機械（４）等の防護装置の閉鎖状態を検出してロックするための安全スイッチ（１０）であって、該安全スイッチ（１０）のスイッチ部材（１６）は、前記安全スイッチ（１０）のアクチュエータ（１）と無接触式に信号交換するための読取りインダクタンス（３８）と、その長手方向軸線に沿って制御されて移動可能であり且つ前記アクチュエータ（１）と形状接続することのできるロック部材（２４）とを有しているものにおいて、
   前記アクチュエータ（１）は、請求項１から７までのいずれか１項に記載したように形成されており、前記読取りインダクタンス（３８）は、前記ロック部材（２４）の周りに延在する少なくとも１つの巻線を有していることを特徴とする、安全スイッチ（１０）。
9. 前記ロック部材（２４）の周りに延在するブシュ部材（５４）が、強磁性の材料から製造されている、請求項８記載の安全スイッチ（１０）。
10. 前記安全スイッチ（１０）は、前記アクチュエータ（１）を挿入するための少なくとも１つの開口（２２）を備えたスイッチヘッド（２０）を有しており、読取りヘッド（２０）は、前記アクチュエータ（１）が完全に当該読取りヘッド（２０）に挿入された場合にのみ、前記読取りインダクタンス（３８）と前記アクチュエータ（１）のインダクタンス（３６）との間の信号交換が可能であるように形成されている、請求項８又は９記載の安全スイッチ（１０）。

Images