JPH11502669A - 安全スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 機械又は装置に使用する保護装置用安全スイッチを開示する。スイッチハウジングに接続されるスイッチヘッド内部の安全スイッチは、スイッチアクチュエータ（１０４）用駆動装置を備え、この駆動装置はスイッチヘッドに対して挿抜自在なキーによって駆動される。安全スイッチはスイッチハウジング（１０１）内に、スイッチヘッドの存否を検出するセンサ（１１８）と、駆動システムとを備えている。この駆動システムは、スイッチヘッドがスイッチハウジング（１０１）から外れると、センサ（１１８）によって制御され、スイッチアクチュエータ（１０４）がそれ以前に取っていた位置にそれを保持するか、又はその位置まで戻すかに応じて、復原力に等しいか又はそれより大きい力をスイッチアクチュエータ（１０４）に対して復原力に抗する運動方向に加える。

Description

【発明の詳細な説明】 安全スイッチ 本発明は、添付請求の範囲、請求項１の前文に記載の特性を有し、機械又は装 置と組み合わされる保護装置に使用する安全スイッチに関する。 この種の保護装置は、機械又は装置が動作状態にある限り、人がこの機械又は 装置の危険地域に入るのを防止する。そのため、人の機械又は装置に近寄ること を許すドア又はその同等物は安全スイッチによって監視され、このスイッチはド ア又はその同等物が閉まった場合にのみ機械又は装置の起動を可能にし、ドア又 はその同等物が開いている場合は、機械又は装置を停止する。 最初に参照したこの種の周知の安全スイッチは、このスイッチのヘッド内に設 けたチャンネルへの挿入及び引き出しが可能なキーによって駆動される。スイッ チヘッドにキーを挿入するにしろ、また其処からキーを引き抜くにしろ、その何 れの場合にも、スイッチには力が掛かるから、スイッチの切換はむしろ強制的に 行われている。 斯うした周知の安全スイッチは、重大な不利な点を抱えている。即ち、スイッ チヘッドがスイッチハウジングから緩んで外れたり、特に外力によって壊れてそ の間に分離が生じた場合には、安全スイッチのタペットは、それに掛けられてい る復原力のため、機械又は装置を起動できる状態か、又は停止状態を続けるか、 その何れかのスイッチ状態にスイッチを切り替える。もし、保護装置のドア又は その同等物が開いているか、又は開けようとした時に、スイッチヘッドとスイッ チハウジングとの分離が起これば、保護装置と安全ス イッチによって求めている保護は全く不十分なものとなる。 それ故、本発明の目的は、スイッチヘッドがスイッチハウジングから分離され ても、安全保護機能を失うことのない、最初に参照した種類の安全スイッチを考 案することである。この目的は、添付請求の範囲、請求項１の特徴部の記載によ って定義される安全スイッチによって達成される。 安全スイッチの存否を検出するセンサ、及びスイッチハウジングに配置され、 上記センサによって制御されるアクチュエータを設けることによって、スイッチ ヘッドがスイッチハウジングから分離された場合でも、アクチュエータはスイッ チ切換位置がその位置に依存するスイッチ作動装置に力を掛けることが可能とな り、斯うしてスイッチをオフ位置に置くか、或いは機械又は装置が作動する位置 にスイッチが切り替わるのを防止する。 好適実施例では、センサは少なくとも一つの機械的フィーラ部材を有する。ま た、その他のセンサとしては、光学的センサ又は電気的センサを考ることもでき る。 アクチュエータの場合も同様に、コスト及び信頼性の両面から見て、機械的構 成を採るのが有利である。駆動力を得るにはバネローダーを利用するのが得策で ある。しかし、アクチュエータが他の構成要素、例えば電磁的構成要素を含むこ とも可能である。 機械的アクチュエータの場合、力の伝達部材を旋回レバーとして構成し、その 旋回経路にスイッチ作動装置の停止面が位置するように構成するのが特に有利で ある。 機械的フィーラ部材は、スイッチヘッドが正常位置にある間、力の伝達部材を 非活動状態に保持しすると共に、スイッチヘッド・スイッチハウジング間の分離 を確認するまでは、力の伝達部材を作動しないようにする障害要素として構成す るするのが好ましい。 アクチュエータは、ダブルアームレバーの一方のアームでフィーラ部材とし、 他方のアームで力の伝達部材とすれば、特に簡単で占有空間の少ないな構成とな る。その場合、バネローダーを形成するバネはダブルアームレバーを支持するベ アリングトラニオンに巻回することができ、その一端はスイッチハウジングによ って支持し、他端はダブルアームレバーによって支持することができる。 好適実施例では、少なくとも二つの力の伝達部材が設けられる。この場合、こ れら二つを同一のものとするのが有利である。これら二つの伝達部材は、スイッ チ作動装置の周囲に分布するようにし、更には、スイッチ作動装置に関して対称 的にスイッチハウジング内に配置するのが有利である。 スイッチヘッドに掛かるバネローダーの力の支点は、必要に応じて選択するこ とが可能である。もし、スイッチ作動装置の運動方向に対して横向きに向かう力 又は力の主成分が、スイッチハウジングとスイッチヘッドの典型的なネジ接続部 分、例えばネジ孔を切ったプラスチック製のスイッチハウジングとスイッチヘッ ドのネジ接続部分に、過剰な負荷を掛けるような場合には、その支点を力又は力 の主成分がタペットの半径方向に向かうように設けることができる。 以下、添付図面に示す典型的実施例関して本発明を詳しく述べる。図中： 図１はキー挿入無し状態に於ける第１の典型的実施例を示す拡大縦断面図、 図２は図１の拡大詳細図、 図３はスイッチヘッドにキーを挿入した状態に於ける第１典型的実施例の部分 縦断面図、 図４はスイッチヘッドが在る状態に於ける第１典型的実施例のア クチュエータ及びこのアクチュエータの作用を受けているタペットの部分断面図 、 図５は図４のアクチュエータの平面図、 図６はスイッチヘッドが外れた状態に於ける第１典型的実施例の部分縦断面図 、 図７は第２の典型的実施例の部分概略図、 図８は第３の典型的実施例の部分概略図、 図９は第４の典型的実施例の部分概略図、そして 図１０は第５の典型的実施例の部分概略図である。 図１に示すように、機械又は装置に組み合わされ、閉じると機械又は装置の危 険領域に人が立入るのを防止する、ドア又はその同等物を有する保護装置に用い る安全スイッチは、平行六面体形のスイッチハウジング１を有し、このハウジン グは、典型的にはプラスチック材料によって形成されるが、金属材料を用いて形 成することも可能である。スイッチハウジング１の一端、図１で見てその上端に 当たる一端はスイッチヘッド２に隣接し、ネジ（図示せず）を介してスイッチハ ウジング１に接続している。例えば、監視対象のドア又は保護装置の固定枠に取 り付けられるスイッチハウジング１は、機械又は装置の制御電流回路に設けたス イッチ３を含んでいる。このスイッチ３を作動するため、タペット４はハウジン グ１内で垂直に移動可能に支持され、スイッチ３からスイッチヘッド２に向かっ て延びて、スイッチハウジング１内に固定配置されたマグネットコイル５を貫通 している。このマグネットコイル５を貫通するタペット４の部分は、その長さ部 分にわたってアーマチュアを構成する。マグネットコイル５が励起されると、ア ーマチュアは復原バネ（図示せず）の力に抗してスイッチ３に向かって、マグネ ットコイル５内に引き込まれ、その位置で保持される。このマグネットコイル５ は、機械又は装置の停止直後にドア又はその同等物が開く可能性を防止する必要 がある場合にのみ必要であって、もし安全スイッチが機械又は装置の停止後一定 の時間、ドア又はその同等物を閉鎖し続ける必要がなければ、安全スイッチの機 能を損なうことがない限りマグネットコイル５を省略することができる。 スイッチヘッド２を貫通するキーチャンネル８内に突き出た偏心ディスク７は 、タペット４の縦軸と直交するシャフト６に回転可能に支持される。タペット４ の縦軸方向に移動可能なスライド９は、偏心ディスク７の両側に一つずつ配置さ れ、シャフト６が貫通する長円形のスロットを備えている。二つのスライド９は 、図示しないバネがそれらを障壁位置に保持する時、それらの切り妻形をした上 端部をそれぞれ同じ様にキーチャンネル８に突出させる。各スライド９は、偏心 ディスク７に対する相対回転に抗する仕方で固定して接続され、図１及び２に於 ける偏心ディスク７の反時計回りに抗してスライドを障壁位置に保持するカムデ ィスク１０と協働して、安全スイッチが所定のキー１１以外の何らかの別手段に よって作動するのを防止する。キー１１は監視対象の保護装置であるドアが閉ま ったとき時に、キーチャンネル８に入るようにそのドアに配置される。キー１１ がキーチャンネル８に挿入されると、キーは先ず二つのスライド９をスイッチハ ウジング１の方向に移動させてカムディスク１０を開放すると共に、偏心ディス ク７も開放し、図１及び２に於ける反時計方向に回転させる。この時、キー１１ の十字部材は偏心ディスク７の溝１２と係合し、偏心ディスク７を図３に図示の 角度位置まで回転させる。 この角度位置に於いて、キー１１がキーチャンネル８に挿入される以前は、偏 心ディスク７の周囲によって形成される制御曲線の立上がり部分に在ったタペッ ト４の上端は、制御曲線の凹んだ部分を 形成する偏心ディスク７の第２溝１３に落込む。タペットと制御曲線の立上がり 部分との接触、及びタペット４の縦方向移動を伴う第２溝への落下の両者とも、 タペットに作用するプリストレスを施したバネによって行われる。このタペット ４の縦方向移動に於いて、スイッチはその開成状態から閉成状態に変わるから、 ドアを閉めることよって機械又は装置は動作状態に入ることができる。 第２溝１３の側辺は、偏心ディスク７の回転によってタペット端部が第２溝１ ３から動かないように急峻にしてある。制御ディスク７を阻止することによって キー１１がキーチャンネル８から抜けるのを防止すると共に、機械又は装置が動 作状態にある限り、即ち機械又は装置への人の接近を排除しなければならない状 態にある限り、締まっていなければならないドアが開くことを防止する。マグネ ットコイル５の励起は、機械又は装置の動力を切るまで継続するだけではなく、 機械又は装置が完全に停止するまで継続するのが好ましい。こうすることによっ て、タペット４をスイッチ３が開成する方向に十分に離れさせ、言い換えれば、 タペット端部が偏心ディスク７を開放するように、図１〜３の下方に向かって移 動させる。この時初めて、キー１１はキーチャンネル８から引き抜くことが可能 になり、キー１１を有するドア又はその同等物の開放が可能になる。偏心ディス ク７の制御曲線の立上がり部分によってタペット４がスイッチ３を開成状態に保 つ位置に保持されるや否や、マグネットコイル５の励起を停止することができる 。 参照番号１４によってその全体を示すアクチュエータは、スイッチヘッド２に 隣接するスイッチハウジング１の端部に挿入される。このアクチュエータはタペ ット４のための中央貫通開口を備えたキャリヤ１５を有している。このキャリヤ １５はスイッチハウジング１に固定して接続される。キャリヤ１５の下側に接す るロールダイ ヤフラムシール１６は、その他の側をタペット４にしっかりと接続して、問題を 起こす可能性のある外的要因の侵入からスイッチハウジング１の内部を保護する 。キャリヤ１５は、タペット用の貫通開口に対して直径方向に位置する二つのベ アリングトラニオン１７を有している。これらトラニオンは互いに同じレベルで 平行にシャフト６と同方向に延在する。アクチュエータ１４のダブルアーム旋回 レバーは、これらトラニオンの各々に回動自在に支持さる。図５に示すように、 二つの旋回レバーは同じラジアル平面に位置し、このラジアル平面はタペット４ の縦軸が位置している面でもある。互いに離れる方向に向かう旋回レバーの二つ のアームは、それぞれフィーラ部材１８を形成し、特に図２及び３に示すように 、スイッチヘッド２がスイッチハウジング１に適切に接続されて、スイッチハウ ジングに載置されている限り、各フィーラ部材１８はスイッチヘッド２のそれぞ れの材料部分２’のアクチュエータ１４と対向する面の上にある。このフィーラ 部材１８の角度位置に於いて、二つの旋回レバーそれぞれの他のアーム、即ち力 の伝達部材１９を形成する他のアームは、タペット４に向かって延在する。図２ 及び３に示すように、二つの力の伝達部材１９のそれぞれの自由端はタペット４ の一つの肩部によって形成されるそれぞれの停止面２０上に延在する。図３に示 すように、もしタペット４の上端が第２の溝１３に係合する、即ちスイッチ３が 閉成状態になると、タペット４の停止面２０は、力の伝達部材１９から僅かに離 れて、力の伝達部材の旋回範囲内に来る。 ねじりバネ２１はアクチュエータ１４の二つのベアリングトラニオン１７それ ぞれの上に配置され、その一端はキャリヤ１５に係止され、他端はフィーラ部材 １８に係止される。二つのプリストレスを施したバネ２１は、フィーラ部材１８ とスイッチヘッド２に付随 する材料部分２’との接触を保つ役を果たすだけではなく、何らかの理由でスイ ッチヘッド２がスイッチハウジング１から分離した場合には、図６に示すように 、フィラー部材を違った角度位置に旋回することが可能である。更に、その場合 、前述のフィーラ部材１８の旋回によって停止面２０と接触する両方の力の伝達 部材１９は、スイッチを開成するためにスイッチ３に向かってタペット３を移動 させねばならない。それ故、二つのねじりバネ２１の合力はタペット４に働く復 原力より大きくなければならない。図６に示すように、二つの力の伝達部材１９ は停止面２０との接触状態を保ち、そのためスイッチ３は開成状態に保たれ、機 械又は装置は停止されるか又は起動できなくなる。もし、スイッチヘッド２がス イッチハウジング１から外れても、監視対象の保護装置のドアは開けることはで きるが、アクチュエータ１４によってスイッチ３は開成されているから、依然と して人に対する危険を無くすることができる。 旋回レバーの形を取ったフィーラ部材の代わりに、例えば図７に図示の典型的 な実施例として、タペット１０４に対して縦方向に平行移動可能に配置された棒 状のフィーラ部材１１８を設けることは可能である。フィーラ部材１１８の並進 運動は、例えばダブルアーム旋回レバーの形をした力の伝達部材１１９によって タペット１０４に伝達することができ、このタペット１０４は第１の実施例の場 合のように、力の伝達部材１１９の自由端と接触することができる停止面１２０ を備えている。フィーラ部材１１８とスイッチヘッドの材料部分との接触、及び スイッチヘッドがスイッチハウジングから抜けた時の、スイッチの開成位置に対 応する位置へのタペット１０４の移動は、第１実施例の場合のように、例えばそ の一端をフィーラ部材１１８に支持され、他端をスイッチハウジング１０１に支 持されたプリストレスを施したねじれ圧縮バネによって形成される バネローダーによって達成される。 アクチュエータのバネローダーを形成するバネ力によって、スイッチヘッドを スイッチハウジングに接続するネジ又は締め具に掛かる荷重は、例えば一方のア ームがフィーラ部材２１８を形成し、他方のアームが力の伝達部材２１９を形成 するベルクランクを設けることによって軽減することができる。バネローダーを 形成するバネ２２１は、図８に示すように、フィーラ部材２１８をその縦方向に 対して横方向に押圧する。棒状のフィーラ部材２１８は、それがスイッチヘッド 上にあるときは、タペット２０４の縦軸に対して鋭角を作る。もし、スイッチヘ ッドがスイッチハウジングから外れると、フィーラ部材２１８の横にあるスイッ チハウジング２０１に係止したバネ２２１は、図８で見て反時計回りにフィーラ 部材２１８をタペット２０４に向かって旋回させる。この旋回の結果、力の伝達 部材２１９はタペット２０４の停止面２２０上に当接して、スイッチが開成する 位置にタペットを移動させる。力の伝達部材２１９は、図７に示すように、停止 面２２０上に延することができる。しかし、この典型的な実施例では、力の伝達 部材はタペット２０４の縦軸に対して鋭角に延びる面の端部によって停止面２２ ０の縁部と接触するから、その結果、もう一度、スイッチ方向に向かう力がタペ ット２０４に掛けられる。 図９に示す第４の典型的な実施例では、スイッチヘッドがスイッチハウジング ３０１から外れた場合、力の伝達部材３１９はタペット３０４がスイッチから離 れる方向へ移動するの防止、即ち図９で見て、バネの復原力によるタペットの上 方への移動を防止することを意図している。図８の典型的実施例と同様に、この 典型的実施例では、フィーラ部材３１８は旋回可能に支持されたレバーとして構 成され、スイッチヘッドがスイッチハウジングに適正に接続してい る限りは、タペット３０４の縦軸に対して鋭角を形成する。しかし、スイッチヘ ッドがスイッチハウジング３０１から外れた場合、スイッチハウジング３０１に 係止されたバネ３２１は、フィラー部材がスイッチハウジング３０１の材料部分 によって形成されている停止部材３２２に接触するまでフィーラ部材をタペット ３０４から離れる方向に旋回させる。この旋回運動に於いて、フィーラ部材３１ ８と一体に形成され、且つ或る角度で突出した力の伝達部材３１９は、停止面３ ２０の運動経路内に入ってくる。斯うして、タペット３０４がスイッチから離れ る方向に移動すること、即ち図９の上方に移動することが防止されるから、スイ ッチはその動作位置に到達する。この典型的実施例の特に有利な点は、バネ３２ １の力を非常に僅かなものにすることができる点である。その力はタペット３０ ４に作用する復原用のバネの力より実質的に小さくすることが可能である。何故 なら、フィーラ部材３１８が停止部材３２２に接触するまでそれを旋回する力だ けが必要だからである。従って、復原用バネの力は力の伝達部材３１９及びフィ ーラ部材３１８を介して停止部材３２２に掛かる。 図１０に示すように、スイッチ作動装置の運動方向に対して横方向、即ちタペ ット４０４の半径方向に設けたバネ４２１の力で、スイッチヘッド４０２の材料 部分４０２’に向けてフィーラ部材４１８を押圧しても良い。この例では、図１ ０に示すように、フィーラ部材４１８はスイッチハウジング４０１に旋回可能に 支持されたダブルアーム旋回レバーから突き出たベルクランクの形と取っている 。更に明確には、この典型的な実施例では、フィーラ部材４１８の自由端がスイ ッチヘッド４０２の材料部分４０２’に接している場合には、その一つのアーム 、即ち長い方のアームがほぼタペットと並行になるように突き出ている。ダブル アーム旋回レバーは力の伝 達部材４１９を形成する。タペット４０４から離れる方向に向かうアームはスイ ッチヘッド４０２方向に向う力を与えるバネ４２１の作用を受ける。タペット４ ０４方向に向かうアームはタペット４０４の停止面４２０上まで延びている。ス イッチヘッド４０２がスイッチハウジング４０１から外れた場合、バネ４２１は 力の伝達部材４１９だけではなく、フィーラ部材４１８も同時に図１０で見て反 時計周りに旋回させる。従って、力の伝達部材４１９はタペット４０４をスイッ チの開成状態に対応する位置に保持し、もしタペットがその位置から離れて移動 しても、タペットをその位置に押し戻す。 この典型的実施例の特に有利な点は、スイッチヘッドをスイッチハウジングに 接続している結合手段には何ら負荷が掛からない点である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械又は装置と組み合わされる保護装置用安全スイッチであって、この安 全スイッチのスイッチハウジングに接続されるスイッチヘッドは、スイッチヘッ ドに対して挿抜自在なキーによる駆動が可能なスイッチ作動装置用の駆動装置を 有すると共に、このスイッチ作動装置は駆動装置が発生する駆動力によって第１ スイッチ位置に対応する位置に復原力に抗して移動し、この駆動力がないときは 復原力によって第２スイッチ位置に対応する位置を採るように構成され、 ａ）スイッチヘッド（２；４０２）の存否を検出するセンサ（１８；１１８； ２１８；３１８；４１８）、及び ｂ）前記スイッチハウジング（１；１０１；２０１；３０１；４０１）から前 記スイッチヘッド（２；４０２）が外れると、前記センサ（１８；１１８；２１ ８；３１８；４１８）によって制御されて、前記スイッチ作動装置（４；１０４ ；２０４；３０４；４０４）がそれ以前に取っていた位置にそれを保持するか、 又はその位置まで戻すかに応じて、前記復原力に等しいか又はそれより大きい力 を前記スイッチ作動装置（４；１０４；２０４；３０４；４０４）に対し、前記 復原力に抗する運動方向に加える前記スイッチハウジング（１；１０１；２０１ ；３０１；４０１）内に設けたアクチュエータ（１４）を含むことを特徴とする 安全スイッチ。 ２．前記センサは前記スイッチヘッド（２；４０２）の材料部分（２’；４０ ２’）と接触する少なくとも一つの機械的フィーラ部材（１８；１１８；２１８ ；３１８；４１８）によって構成されている請求項１に記載の安全スイッチ。 ３．前記アクチュエータ（１４）は少なくとも一つのバネローダ ー（２１；１２１；２２１；３２１；４２１）と、このバネローダーによって駆 動される少なくとも一つの機械的力の伝達部材（１９；１１９；２１９；３１９ ；４１９）とを有している請求項１又は２に記載の安全スイッチ。 ４．前記力の伝達部材（１９；１１９；２１９；３１９；４１９）は旋回レバ ーとして形成され、その旋回経路には前記スイッチ作動装置（４；１０４；２０ ４；３０４；４０４）の停止面（２０；１２０；２２０；３２０；４２０）が位 置している請求項３に記載の安全スイッチ。 ５．前記フィーラ部材（１８；１１８；２１８；３１８；４１８）は、スイッ チヘッド（２；４０２）が在る場合、力の伝達部材（１９；１１９；２１９；３ １９；４１９）を非作動状態に保つ障害要素として形成される請求項２〜４の一 項に記載の安全スイッチ。 ６．前記フィーラ部材（１８；２１８；３１８）はダブルアームレバーの一方 のアームによって形成され、力の伝達部材（１９；２１９；３１９）はダブルア ームレバーの他方のアームによって形成される請求項３〜５の一項に記載の安全 スイッチ。 ７．前記ダブルアームレバー用のベアリングトラニオンの周囲にはバネローダ ーを形成するバネ（２１）が巻回され、このバネの一端はスイッチハウジング（ １）に支持され、他端はダブルアームレバー上にあって、且つその旋回軸から離 れた部位に支持される請求項６に記載の安全スイッチ。 ８．少なくとも二つの力の伝達部材が設けられ、それらはスイッチハウジング （１）に、スイッチ作動装置（４）の周囲に分布して配置される請求項３〜７の 一項に記載の安全スイッチ。 ９．力の伝達部材（１９）の全ては同一に形成され、スイッチ作動装置（４） に関して対称的に配置される請求項８に記載の安全ス イッチ。 １０．スイッチヘッド（２）に掛かるバネローダーの力は、スイッチ作動装置 （４；１０４；３０４）の運動方向に向かう力又は力の主成分によって強化され る請求項３〜９の一項に記載の安全スイッチ。 １１．スイッチヘッド（４０２）に掛かるバネローダー（４２１）の力は、ス イッチ作動装置（４０４）の運動方向に対し横方向に向かう力又は力の主成分に よって強化される請求項３〜９の一項に記載の安全スイッチ。 １２．スイッチ作動装置はスイッチ（３）の一部を構成している請求項１から １１の一項に記載の安全スイッチ。