| JP2002093260 | GRIP TYPE SWITCHING DEVICE AND CONTROL UNIT FOR INDUSTRIAL EQUIPMENT USING THE DEVICE |
| JP08148062 | KEY SWITCH |
| JP2010277724 | POWER SUPPLY DEVICE |
SEIDL, Joachim (Am Schützenheim, Sulzbach-Rosenberg, 92237, DE)
PURI, Werner (Spittlertorgraben 21, Nürnberg, 90429, DE)
SEIDL, Joachim (Am Schützenheim, Sulzbach-Rosenberg, 92237, DE)
Patentansprüche
1. Betätiger zur Betätigung eines Sicherheitsschalters mit einem Befestigungseletnent (1) , einem Betätigungselement (4) und einer zur Verbindung des Befestigungselementes (1) mit dem Betätigungselement (4) vorgesehenen Verbindungsanordnung (2, 3), d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , da s s die Verbindungsanordnung (2, 3) mindestens ein, mittels mindestens eines Vorspannelementes (3) vorgespanntes elastisches Element (2) zur Verbindung des Befestigungselementes (1) mit dem Betätigungselement (4) aufweist.
2. Betätiger nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (2) zur flexiblen Positionsänderung des Betätigungselementes (4) in Bezug auf das Befestigungselement (1) bei Krafteinwirkung vorgesehen ist .
3. Betätiger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Verbindungsanordnung (2, 3) zum Abfangen von Krafteinwirkun- gen auf das Betätigungselement (4) entlang und/oder senkrecht zur einer Betätigungsrichtung vorgesehen ist.
4. Betätiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (3) innerhalb des elastischen Elements (2) angeordnet ist.
5. Betätiger nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (2) und das Vorspannelement (3) einstückig ausgeführt sind.
6. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (3) ein Stahlseil, ein Draht oder ein Stift ist.
7. Betätiger nach Anspruch 6, wobei der Stift bewegbar und/oder elastisch ist .
8. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (2) eine Feder oder eine Membran ist.
9. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (4) und/oder das Befestigungselement
(1) auch zur Vorspannung des elastischen Elements (2) vorgesehen sind.
10. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betätiger einen Mechanismus zur Einstellung der Betätigungsrichtung des Betätigungselementes (4) aufweist.
11. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mechanismus zur Einstellung der Betätigungsrichtung des Betätigungselementes (4) bei unterschiedlichen Anordnungen des Betätigungselementes (4) relativ zu dem elastischen Element (3) unterschiedliche Betätigungsrichtungen aufweist.
12. Betätiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mechanismus zur Einstellung der Betätigungsrichtung des
Betätigungselementes (4) zwischen Betätigungselement (4) und Verbindungsanordnung (2, 3) oder zwischen dem Befestigungselement (1) und der Verbindungsanordnung (2, 3) angeordnet ist .
13. Sicherheitsschalter mit einem Betätiger nach einem der Ansprüche 1 bis 12. |
Betätiger zur Betätigung eines Sicherheitsschalters
Die Erfindung betrifft ein Betätiger zur Betätigung eines Sicherheitsschalters mit einem Befestigungselement, einem Betätigungselement und einer zur Verbindung des Befestigungselementes mit dem Betätigungselement vorgesehenen Verbindungsan- ordnung. Die Erfindung betrifft weiter einen Sicherheits- Schalter mit einem derartigen Betätiger.
Sicherheitsschalter werden in der Regel dazu eingesetzt, zwangsweise ein Ein- oder Abschalten einer Stromzufuhr herbeizuführen. Die Anwendungsgebiete von Sicherheitsschaltern sind zahlreich. Im industriellen sowie im privaten Bereich sind Anwendungsszenarien, wie beispielsweise eine Schutztüre, eine Schutzklappe, ein Schutzzaun oder ähnliche Anordnungen mit einem Sicherheitsschalter realisierbar.
Zum derzeitigen Stand der Technik weisen solche Sicherheitsschalter eine Grundbauform, des Weiteren auch Gehäuse genannt, und einen separaten Betätiger auf. Diese zweiteilige Ausführung liegt in der Art und Weise der Verwendung des Sicherheitsschalters begründet. Der separate Betätiger und das Gehäuse werden auf getrennten mechanischen Einheiten angebracht, um für einen bestimmten Arbeitszustand zusammengeführt zu werden. So könnte beispielsweise der separate Betätiger auf einer bewegbaren Tür befestigt sein, wohingegen das Gehäuse des Sicherheitsschalters an einer Wand oder einem Türrahmen befestigt sein könnte.
Die Grundbauform des Sicherheitsschalters weist einen Antriebskopf auf und kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein. Des Weiteren sind die Schaltkontakte in der Grundbauform an- geordnet. Der Antriebskopf weist eine oder mehrere öffnungen auf, in welche der Betätiger beispielsweise zum Schließen von öffnerkontakten eingeführt wird.
Im sicheren Anlagenzustand, der gegeben ist, wenn der Gefahrenbereich durch eine Schutzeinrichtung abgeschirmt ist, ist der Betätiger innerhalb des Antriebskopfes lokalisiert. Wird beispielsweise eine Schutztüre geöffnet, an welcher sich der Betätiger befindet, so wird dieser aus dem Antriebskopf herausgezogen. Dies hat zur Folge, dass durch die Zwangsöffnung des öffnerkontaktes die Anlage abgeschaltet, oder in einen sicheren Zustand überführt wird. Ist die Anlage nicht ohne Weiteres abschaltbar bzw. die damit verbundene Gefahr elimi- nierbar, so kann der Sicherheitsschalter auch zu einer Blockierung der Schutztüre vorgesehen sein.
Die zielgerichtete Einführung des Betätigers erweist sich bei der mechanischen Betätigung des Antriebkopfes durch den Betä- tiger als problematisch. Das sichere Einführen des Betätigers in den Antriebskopf muss deshalb bei mechanischer Belastung gewährleistet sein und trotz etwaiger Abweichungen vom vorgesehenen Einführweg sicher auslösen. Dieses Toleranzproblem entsteht dadurch, dass der Antriebskopf und der separate Be- tätiger an unterschiedlichen Trägern befestigt sind, die ein gewisses Spiel zulassen. Dieses Problem wird in der Regel mit dem Verschleiß des Sicherheitsschalters, unsachgemäßen Umgang mit der Schutzeinrichtung oder durch mangelhafte Montage bereits bei Inbetriebnahme verschärft . Es kann davon ausgegan- gen werden, dass im Normalfall der separate Betätiger einen unvermeidlichen Versatz zur Einführungsöffnung des Antriebs- köpfes aufweist. Bei eingeführtem Betätiger muss sich deshalb der Betätiger der Einführungsöffnung des Antriebskopfes nach ausrichten können.
Ein weiteres Problem stellt das winklige Einführen des Betätigers bei klappenartigen Schutzobjekten dar. Dieses Problem liegt in der Tatsache begründet, dass beispielsweise Schutzklappen nicht linear, wie beispielsweise Schiebetüren, betä- tigt werden. Die Bewegung einer Schutzklappe entspricht einer teilweisen Rotationsbewegung um eine Rotationsachse, die meist durch Scharniere bestimmt wird. Folglich muss der Betätiger unter einem bestimmten, vorher einzustellenden Winkel
in den Antriebskopf einführbar sein. Damit wird sichergestellt, dass sich der Betätiger beim Erreichen einer Endposition im Antriebskopf betriebsgemäß zu demselben ausgerichtet ist .
Problematisch erweist sich ebenfalls eine flexible Lagerung eines Betätigers mittels Gummitüllen. Beispielsweise werden Betätiger oft mittels zweier Schrauben an einer Montagefläche befestigt, wobei das Betätigerblech über Gummitüllen flexibel gelagert ist und somit nur in sehr begrenztem Maße Toleranzen zwischen beispielsweise einer Schutztüre und einem Rahmen auszugleichen zu können. Dadurch dass die Bohrungen im Betätigerblech in der Regel sehr viel größer als die Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben sind, müssen solche Betätiger generell mit großdimensionierten Sicherungsscheiben montiert werden. Stimmt das Verhältnis von Sicherungsscheibe zur Betä- tigerblechbohrung nicht überein (Sicherungsscheibe könnte beispielsweise zu klein sein) , können die Gummitüllen über den Schraubenkopf bewegt werden, so dass ein Sicherheitsrisi- ko entsteht. Des Weiteren wirkt sich bei solchen Betätigern nachteilig aus, dass nur mit erheblichem Aufwand eine gewünschte Vorzugsrichtung vorgespannt werden kann.
Aus DE 295 16 230 Ul ist ein Radiusbetätiger bekannt, der auf einem aufwendigen Grundkörper gelagert ist. Aufgrund dessen Grundkörper ist der mögliche Toleranzausgleich des Betätigers sehr begrenzt. Ein seitlicher Versatz ist nicht möglich und zudem weist der Grundkörper eine hohe Anzahl von Bauteilen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und universell einsetzbaren Betätiger anzugeben, der einen Toleranzausgleich in beliebige Richtungen zulässt.
Diese Aufgabe wird bei einem Betätiger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verbindungsanordnung mindestens ein, mittels mindestens eines Vorspannelementes vorgespanntes elastisches Element, zur Verbindung des Befestigungselements
mit dem Betätigungselement aufweist. Die Aufgabe wird weiter durch einen Sicherheitsschalter mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst .
Der erfindungsgemäße Betätiger zur Betätigung eines Sicherheitsschalters weist ein Befestigungselement, ein Betätigungselement und eine Verbindungsanordnung zur Verbindung des Befestigungselementes mit dem Betätigungselement auf. Weiter weist die Verbindungsanordnung mindestens ein mittels mindes- tens eines Vorspannelementes vorgespanntes elastisches Element zur Verbindung des Befestigungselementes mit dem Betätigungselement auf . Hierbei übernimmt das Vorspannelement die Aufgabe, das elastische Element zwischen dem Befestigungselement und dem Betätigungselement vorzuspannen. Das Vorspann- element und optional auch das elastische Element sind zur Ausrichtung in Betätigungsrichtung vorgesehen. Hierbei gewährleistet das elastische Element einen allseitigen flexiblen Versatz oder Verbiegung der Verbindungsanordnung. Die zur Betätigung notwendige Rigidität der Verbindungsanordnung kann sowohl durch das Vorspannelement, das elastische Element oder von beiden Elementen zusammen realisiert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Betätigungselement über das elastische Element auf dem Befestigungsele- ment federnd gelagert. Die für den Sicherheitsschalter vorgeschriebene Zwangsöffnung wird hierbei durch die Rigidität des Vorspannelementes sichergestellt. Hierbei besteht eine klare Aufgabenteilung der beiden Elemente, die bei der Auswahl der Bauteile vorteilhaft ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist es möglich, das elastische Element mittels des Vorspannelementes auf Zug oder Druck vorzuspannen. Dadurch befindet sich der Betätiger immer in einer definierten Lage. Vorteilhafterweise kann durch die Kombination dieser beiden Elemente der Betätiger seitlich ausgelenkt, gestaucht, verdreht, parallel versetzt und/oder verbogen werden. Ein derart aufgebauter Betätiger kann sich
in allen Achsen beliebig bewegen und bietet somit einen größtmöglichen Toleranzausgleich.
Vorteilhafterweise ist das Vorspannelement fest mit dem Betä- tigungselement und dem Befestigungselement verbunden, so dass durch eine beispielsweise einstückige Ausführungsform Belastungen, wie Schläge, Stöße oder ähnliches, abgefangen werden können und ein Abbrechen des Betätigers vermieden wird. Sollte das elastische Element beispielsweise durch hohen Ver- schleiß oder hohe Beanspruchung dennoch brechen, ist das Betätigungselement über das Vorspannelement immer noch mit dem Befestigungselement verbunden, so dass ein Missbrauch oder eine Fehlfunktion ausgeschlossen werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Vorspannelement innerhalb des elastischen Elements angeordnet. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass die Kraftgegenwirkung für zu erwartende Krafteinwirkungsrichtung ähnlich groß ist . Bei unterschiedlichen Krafteinwirkungsrichtungen reagiert der Betätiger mit der gleichen Gegenkraft. Zudem ist der Aufbau der Verbindungsanordnung sehr einfach gehalten, so dass sich aufgrund der geringen Bauteileanzahl eine Kostenersparnis ergibt.
Vorteilhafterweise ist das elastische Element und das Vorspannelement einstückig ausgeführt, wobei sich die elastischen Eigenschaften der einstückigen Ausführung radial, also im Wesentlichen senkrecht zur Betätigungsrichtung ändern. So ist es beispielsweise denkbar, dass die Materialdichte der Verbindungsanordnung von innen nach außen kontinuierlich oder stufenweise abnimmt .
Vorteilhafterweise weist der Betätiger einen Mechanismus zur Voreinstellung der Betätigungsrichtung des Betätigungselemen- tes auf. So ist es möglich, beispielsweise zwischen Verbindungsanordnung und Betätigungselement, oder zwischen Verbindungsanordnung und Befestigungselement einen Mechanismus zur Voreinstellung vorzusehen, der je nach Anwendung entsprechend
eingestellt werden kann. Dadurch ist der Betätiger für jede erdenkliche Anwendung universell, quasi als Radiusbetätiger oder Universalbetätiger, einsetzbar. Optional ist es möglich, werkseitig bereits voreingestellte Winkel für eine ganz be- stimmte Anwendung vorzusehen, so dass der Benutzer nicht mehr in der Lage ist, diesen Winkel abzuändern.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein bestimmter Winkel des Betätigungselementes bzw. eine bestimmte Betäti- gungsrichtung durch eine änderung der Position des elastischen Elementes und des Betätigungselementes relativ zueinander einstellbar. Eine Betätigungsrichtung kann hierbei vom Benutzer einstellbar, oder werkseitig voreinstellbar sein. Um unnötigen Materialaufwand zu vermeiden bedient man sich der bereits vorhandenen Elemente (Betätigungselement und elastisches Element) , um zusätzlich eine Winkeleinstellung des Betätigungselementes zu erreichen. Dies könnte beispielsweise dadurch geschehen, dass die Angriffspunkte des elastischen Elementes an der Befestigungselement, am Betätigungselement und/oder auf einer Betätigerplatte, die das Betätigungselement aufweist, geändert oder verschoben werden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .
Es zeigen:
FIG 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Betätigers mit einer Stahlseilvorspannung,
FIG 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines voreingestellten Betätigers,
FIG 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines winkelverstellbaren Betätigers in einer ersten Position,
FIG 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines winkelver- stellbaren Betätigers in einer zweiten Position, und
FIG 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines winkelverstellbaren Betätigers in einer dritten Position.
FIG 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Betätigers mit einer Stahlseilvorspannung. Der Betätiger weist als Betätigungselement eine Betätigerspitze 4 auf und als Befesti- gungselement ein als Grundplatte 1 ausgeführtes Befestigungselement. Die Verbindungsanordnung zwischen den genannten Elementen wird durch ein elastisches Element, welches als Druckfeder 2 ausgeführt ist und ein Vorspannelement, welches als Stahlseil 3 ausgeführt ist, realisiert.
Die Druckfeder 2 und das Stahlseil 3 stellen einfache aber kostengünstige Bauteile dar, die eine Verbindungsanordnung realisieren, die eine Ausgleichsbewegung in im Wesentlichen alle Richtungen bewerkstelligt und auch einen größtmöglichen Toleranzausgleich zulässt. Zusätzlich ist es möglich, Belastungen, die durch Schläge oder Stöße entstehen, abzufangen.
Vorteilhafterweise weist der Betätiger lediglich ein elastisches Element, nämlich die Druckfeder 2 auf, die als einziges Element hohen Verschleißerscheinungen unterliegt. Auch bei Abbrechen der Feder aufgrund einer hohen Beanspruchung oder eines hohen Verschleißes ist die Sicherheitsfunktion beim Herausziehen des Betätigers nicht beeinträchtigt. Zudem ist eine Beschädigung sofort erkennbar.
FIG 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines voreingestellten Betätigers. Wie im ersten Ausführungsbeispiel weist der Betätiger eine Grundplatte 1, eine Druckfeder 2, einen
Stahlseil 3 und eine Betätigerspitze 4 auf, wobei die Betätigerspitze 4 in Betätigungsrichtung voreingestellt ist. Diese Voreinstellung ist in diesem Ausführungsbeispiel permanent, wird also werkseitig voreingestellt. Der Benutzer hat keine Möglichkeit, den Betätiger zu manipulieren, wodurch ein Missbrauch ausgeschlossen werden kann.
Vorteilhafterweise kann durch die Voreinstellung des Betätigers und auch durch dessen Flexibilität eine unnötig große Krafteinwirkung auf die Antriebskopfmechanik des Schalters vermieden werden.
In Abhängigkeit von der Anwendung des Sicherheitsschalters kann es ebenfalls von Vorteil sein, die Voreinstellung zwi- sehen der als Grundplatte 1 ausgeführtes Befestigungselement und der Verbindungsanordnung 2, 3 vorzunehmen, wobei die Voreinstellung fest voreingestellt ist oder vom Benutzer änderbar ist .
Eine durch den Benutzer wählbare Ausrichtung der Betätigerspitze 4 kann beispielsweise über einen Schraubfeststell- mechanismus realisiert werden.
FIG 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines winkelver- stellbaren Betätigers in einer ersten Position. Im Vergleich zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen weist der Betätiger dieses Ausführungsbeispiels zwischen der Betätigerspitze 4 und der Verbindungsanordnung 2,3 eine Betätigerplatte 5 auf, auf welcher die Betätigerspitze 4 dezentral angebracht ist. Die dezentrale Position ist hierbei nicht zwingend. Eine zentrale, randnahe oder ähnliche Positionen können in Abhängigkeit der durch die jeweilige Anwendung favorisierte Geometrie ebenfalls vorteilhaft sein. Durch eine bestimmte Wahl der Angriffspunkte des Druckfeder 2 und/oder des Stahlseils 3 an der Betätigerplatte 5 ist eine Winkeleinstellung der Betätigerspitze 4 einstellbar, wobei das Stahlseil 3 und die Druckfeder für unterschiedliche Winkel eine jeweils andere relative Position zueinander einnehmen.
Das Stahlseil 3 ist dezentral innerhalb der Druckfeder 2 angebracht, wobei sich die Betätigerplatte 5 zusammen mit der Betätigerspitze 4 in die Richtung neigt, die durch die kürzeste Entfernung des Stahlseils 3 mit der Druckfeder 2 vorge- geben ist .
FIG 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines winkelverstellbaren Betätigers in einer zweiten Position. Wie bereits zu den vorangegangenen Ausführungsbespielen ausgeführt, so ist auch dieser beispielhafte Betätiger als für eine bestimmte Betätigungsrichtung voreingestellter Betätiger verwendbar.
Diese zweite Position, die der Betätiger einnimmt könnte aber auch eine Ausgangsposition für einen Betätiger darstellen, dessen Betätigungsrichtungseinstellung variabel, beispielsweise vom Benutzer, einstellbar ist, indem die in FIG 3 beschriebenen Angriffspunkte geändert werden. Somit würden das dritte, vierte und das folgende fünfte Ausführungsbeispiel in einer Art Universalbetätiger kombiniert, der anwendungsbezo- gen für verschiedene Betätigungseinrichtungen einsetzbar ist.
Die Ausführungsbeispiele drei, vier und fünf könnten zu einem einzigen kombiniert sein, wenn die relative Position der Druckfeder 2 zum Stahlseil 3 variabel ausgeführt ist und die Betätigungsrichtungen der Fig 3 bis 5 durch eine Einstellungsänderung verwirklicht werden können. Dies könnte bei dieser Art Universalradiusbetätiger beispielsweise einerseits durch ein auf mindestens einer Scheibe gelagertem Stahlseil erreicht werden, dessen Position mittels der Scheibe änderbar ist. Vorteilhafterweise ist diese Scheibe drehbar ausgeführt. Zudem ist die Druckfeder 2 zur Einstellungsänderung ausführbar, indem beispielsweise auf der Grundplatte 1 und/oder auf der Betätigerplatte zur Federaufnahme vorgesehene Ausnehmungen, wie zum Beispiel Rillen, insbesondere ringförmige RiI- len, angeordnet sind, wobei die jeweilige Rille einen neuen Angriffspunkt bzw. eine andere Betätigerrichtung definiert.
FIG 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines winkelverstellbaren Betätigers in einer dritten Position. Die Ausführungen zu FIG 3 und FIG 4 sind entsprechend anwendbar.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Betätiger zur Betätigung eines Sicherheitsschalters mit einem Befestigungselement, einem Betätigungselement und einer Verbindungsanordnung zur Verbindung der genannten Elemente . Es wird eine technische Lehre angegeben, die einen universell einsetzbaren und kostengünstigen Betätiger vorschlägt. Hierzu wird die
Verbindungsanordnung mit mindestens einem elastischen Element realisiert, welches mittels mindestens eines Vorspannelementes vorgespannt ist. Insbesondere durch die innenseitige Lagerung des Vorspannelementes innerhalb des elastischen EIe- mentes ergibt sich ein sehr einfacher und robuster Aufbau der Verbindungsanordnung .