Befehlsschalter, insbesondere NOT-AUS-Schalter

Die Erfindung betrifft einen Befehlsschalter, insbesondere einen NOT-AUS-Schalter, mit einem Betätiger und einem dazu getrennt ausgeführten Kontaktgeber, welcher am Betätiger befestigbar ist. Der Betätiger weist ein Gehäuse und einen in diesem geführten Stößel mit einer Ruhe- und Betätigungsstel- lung auf. Der Kontaktgeber umfasst ein Öffner-Schaltelement, welches in der Betätigungsstellung mittels des Stößels in ei ^¬ ne geöffnete Stellung gebracht werden kann.

Der Befehlsschalter kann z.B. ein NOT-AUS-Schalter sein, wel- eher eine topfförmige oder pilzförmige rote Kappe aufweist. Üblicherweise ist die Kappe mit dem Stößel fest verschraubt. Wird der Befehlsschalter betätigt, so wird der Stößel des Be ^¬ tätigers von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung gebracht. Der Stößel unterbricht dabei zwangsgeführt die Kon- takte des Öffner-Schaltelements, so dass der Stromkreis z.B. einer angeschlossenen elektrischen Maschine unterbrochen wird. Darüber hinaus können im Kontaktgeber - je nach Anwendungsfall - weitere Öffner- und Schließer-Schaltelemente un ^¬ tergebracht sein, welche gemeinsam über den Stößel betätigt werden.

Die europäische Norm EN 418 „Sicherheit von Maschinen" aus dem Jahre 1992 legt weiterhin die Sicherheitsanforderungen an NOT-AUS-Einrichtungen fest. In Punkt 4.1.2. ist dazu be- schrieben, dass das Befehlsgerät und sein Stellteil nach dem Prinzip der Zwangsbetätigung arbeiten müssen. Ein Schalter mit Zwangsöffnung ist z.B. ein geeignetes Befehlsgerät.

Der Zustand des Öffner-Schaltelements kann alternativ auch durch ein Überwachungsgerät abgefragt werden, in dem z.B. ein Bitmuster über die geschlossenen Öffnerkontakte des Öffner- Schaltelements eingekoppelt wird und fortlaufend das empfan-

gene Ergebnis überprüft wird. Ein derartiges Überwachungsge ^¬ rät ist z.B. das ASI-F-Überwachungsgerät der Fa. Siemens. Dieses Gerät ist zudem busfähig, so dass bei Ausbleiben des erwarteten Bitmusters über einen Bus datentechnisch erreich- bare Anlagenteile in einen sicheren Zustand gebracht werden können .

Der Befehlsschalter ist ferner zweiteilig ausgeführt. Die Trennbarkeit ist deshalb erforderlich, um den Befehlsschalter mittels des Betätigers z.B. an einer Schaltschranktür, Front ^¬ platte oder Schalttafel befestigen zu können. Hierzu wird beispielsweise der Betätiger zur Montage durch eine verhält ^¬ nismäßig kleine Bohrung in einer Schaltschranktür o.a. geführt und mittels einer Befestigungsmutter oder eines Klemm- rings fest mit dieser verbunden. Anschließend kann der Kontaktgeber am Betätiger, üblicherweise mittels einer Schnapp ^¬ oder Schraubverbindung, befestigt werden. Dadurch sind auch die spannungsführenden Teile des Befehlsschalters z.B. im Schaltschrank untergebracht.

Wird die Befestigung des Kontaktgebers am Betätiger nicht ordnungsgemäß ausgeführt, z.B. weil der Kontaktgeber nicht richtig eingeschnappt ist, oder hat sich die Schraubverbin ^¬ dung durch Vibrationen gelöst, so kann sich der Kontaktgeber vom Betätiger lösen, ohne dass dies bemerkt wird. Ein NOT- AUS-Stromkreis bleibt dann trotz Betätigung des NOT-AUS- Schalters weiterhin geschlossen. Der NOT-AUS-Schalter verliert somit seine Funktionsfähigkeit und damit seine Schutz ^¬ funktion. Dies kann in Steuerungsanlagen zu unabsehbaren Schäden an Mensch und Anlagenteilen führen.

Aus der DE 41 Ol 493 Al ist z.B. eine Befehlsschalter bzw. ein NOT-AUS-Schalter bekannt, welcher eine Überwachung der Funktion des Kontaktgebers ermöglicht.

Nachteilig darin ist, dass die Kontakte eines dort vorgesehe ^¬ nen Schließers zur Überwachung des Kontaktgebers verschweißen

oder verkleben können, so dass ein Löslösen des Kontaktgebers vom Betätiger nicht bemerkt wird, da die Kontakte des Schlie ^¬ ßers weiterhin geschlossen bleiben.

Ein weiterer Nachteil ist, dass eine für den Schließerkontakt vorgesehene Kontaktfeder, welche den Schließer im inaktiven Zustand geöffnet hält, brechen kann. Auch in diesem Fall wird das Löslosen des Kontaktgebers vom Betätiger nicht erkannt.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung einen Befehlsschalter anzugeben, bei welchem eine nicht ordnungsgemäße Befestigung des Kontaktgebers am Betätiger sicher feststellbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Befehlsschal- ter, insbesondere mit einem NOT-AUS-Schalter, welcher einen Betätiger und einen am Betätiger befestigbaren Kontaktgeber aufweist. Der Betätiger weist ein Gehäuse sowie einen in die ^¬ sem geführten Stößel mit einer Ruhe- und Betätigungsstellung auf. Der Kontaktgeber umfasst ein Öffner-Schaltelement, wel- ches in der Betätigungsstellung mittels des Stößels in eine geöffnete Stellung gebracht werden kann. Zudem weist der Befehlsschalter ein weiteres Schaltelement mit einem ersten Schaltstück und einem zweiten Schaltstück auf, welches getrennt am Betätiger und im/am Kontaktgeber angebracht ist. Das weitere Schaltelement schließt dabei nur, d.h. wird elek ^¬ trisch leitend, wenn der Kontaktgeber ordnungsgemäß am Betätiger befestigt ist.

Der große Vorteil der Erfindung ist, dass durch die getrennte Ausführung des Befehlsschalters zwangsweise die Schaltstücke des weiteren Schaltelements voneinander getrennt werden, da diese an unterschiedlichen Bauteilen des Befehlsschalters befestigt sind. Insbesondere sind das weitere Schaltelement so ^¬ wie der Befehlsschalter zweiteilig ausgeführt. Das weitere Schaltelement ist folglich auch nur dann funktions- und ein ^¬ satzfähig, wenn die beiden Teile - Betätiger und Kontaktgeber - ordnungsgemäß miteinander befestigt sind. Ein axialer oder

radialer Versatz, eine Verkippung oder Verdrehung zwischen Betätiger und Kontaktgeber führen dann dazu, dass die Kontakte der Schaltstücke untereinander keine leitende Verbindung eingehen .

Im Vergleich zum Stand der Technik werden vorteilhaft punk- tuelle Verschweißungen oder Verklebungen an den Kontakten der Schaltstücke sozusagen „auseinander gerissen", in dem der losgelöste Kontaktgeber den jeweiligen Kontakt seines Schalt- Stücks „mitnimmt".

In einer ersten Ausführungsform sind die Schaltstücke des weiteren Schaltelements gegenüberliegend angeordnet. Hierzu ist entweder das erste bzw. das zweite Schaltstück an der dem Kontaktgeber zugewandten Gehäuseseite des Betätigers ange ^¬ bracht, während das zweite bzw. das erste Schaltstück im oder am Kontaktgeber angebracht ist. Dadurch ist vorteilhaft eine gute Möglichkeit zur Ausrichtung der Schaltstücke zueinander gegeben .

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Öffner-Schaltelement und ein Schaltstück des weiteren Schaltelements auf einer Leiterplatte im Kontaktgeber angeordnet. Durch die Anordnung dieser elektrischen Komponenten ist neben der mecha- nischen Fixierung im bzw. am Kontaktgeber auch eine elektrische Verbindung, wie z.B. eine Reihenschaltung der elektrischen Kontakte verschiedener Schaltelemente untereinander, in einfacher Weise möglich. Zudem kann die Leiterplatte auf einfache Weise in eine geeignete Aussparung im Kontaktgeber ein- geschoben werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste Schaltstück aus mindestens zwei Kontaktstiften und das zweite Schaltstück aus einer Kontaktbrücke gebildet. Die Kon- taktbrücke kann im einfachsten Falle ein elektrischer Leiter oder auch eine Kontaktierungsflache sein. Im ordnungsgemäß montierten Zustand des Kontaktgebers am Betätiger überbrückt

diese Kontaktbrücke die beiden Kontaktstifte. Diese beiden Kontaktstifte können z.B. auch an eine Außenseite des Kon ^¬ taktgebers zur externen Beschaltung geführt werden.

Alternativ können die beiden Kontaktstifte auch im Gehäuse des Betätigers untergebracht werden, wobei die Kontaktstifte dann untereinander elektrisch zu verbinden sind. Auf der Seite des Kontaktgebers können zwei Kontaktierungsflachen ange ^¬ bracht werden, welche je einem Kontaktstift gegenüberliegen. Die Kontaktierungsflachen können z.B. kleine kreisförmige ausgewiesene Flächen auf einer Leiterplatte sein, die bei ^¬ spielsweise zu den externen Anschlusskontakten an die Außenseite des Kontaktgebers weitergeführt werden.

Durch die Verwendung von Kontaktstiften als Teilstück des weiteren Schaltelements ist eine äußerst exakte Kontaktierung möglich. Ist die Kontaktierungsflache bzw. sind die Kontak ^¬ tierungsflachen der Kontaktbrücke im Verhältnis zur Querschnittsfläche eines Kontaktstifts nur wenig größer, so kön- nen vorteilhaft kleinste Montagefehler wie radiale Versätze, Verkippungen etc. sofort erkannt werden. In diesen Fällen ist eine Kontaktstiftspitze nicht mehr mit einer Kontaktierungs- flache elektrisch verbunden.

Die Kontaktstifte sind vorzugsweise gefedert kontaktiert, wo ^¬ bei sie beispielsweise einen Federweg von 1 mm aufweisen. Dies kann z.B. durch einen mechanischen Anschlag im Kontaktstift erreicht werden. Durch die federnde Kraft der Kontakt ^¬ stifte wird vorteilhaft eine ausreichende und konstante Kon- taktierungskraft zwischen Kontaktstift und Kontaktbrücke bzw. Kontaktierungsflache erreicht. Mögliche Fertigungstoleranzen beim Betätiger und Kontaktgeber werden dadurch ausgeglichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das Öff- ner-Schaltelement und das weitere Schaltelement elektrisch in Reihe geschaltet. Zur externen Beschaltung sind weiterhin vorteilhaft nur zwei Anschlusskontakte zu führen. Die zusätz-

liehe Funktion der Montageüberwachung ist im erfindungsgemäßen Befehlsschalter integriert.

Schließlich kann der Kontaktgeber auf vorteilhaft einfache Weise am Betätiger aufgeschnappt, verriegelt oder ange ^¬ schraubt werden kann. Im Fehlerfall kann ein als defekt er ^¬ kannter Kontaktgeber entriegelt und ausgetauscht werden.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

FIG 1 einen Längsschnitt durch einen beispielhaften NOT- AUS-Schalter mit einem weiteren Schaltelement gemäß der Erfindung,

FIG 2 einen Längsschnitt durch einen weiteren beispielhaf ^¬ ten NOT-AUS-Schalter mit auf einer Leiterplatte angeordneten Schaltelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

FIG 3 ein beispielhaftes Schaltbild zur Überwachung von zwei NOT-AUS-Stromkreisen nach dem Stand der Technik, und

FIG 4 ein beispielhaftes Schaltbild zur Überwachung von zwei NOT-AUS-Stromkreisen mit einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen NOT-AUS-Schalter gemäß FIG 1 oder FIG 2.

FIG 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen beispielhaften

NOT-AUS-Schalter. Im oberen Teil der Figur ist ein Betätiger 1 abgebildet, dessen Gehäuse 4 in einer Öffnung einer beispielhaften Frontplatte 2 eingesetzt ist. Aus Gründen der Ü- bersichtlichkeit wurde auf die Darstellung eines Klemmrings zur Befestigung des Betätigers 1 an der Frontplatte 2 ver ^¬ zichtet. Im Betätiger 1 ist ein Stößel 5 geführt, welcher an einem oberen Ende mit einer NOT-AUS-Kappe 3 fest verbunden

ist. Der Betätiger 1 bzw. der Stößel 5 weisen eine Ruhe- und eine Betätigungsstellung auf. Die Betätigungsstellung ist dabei an der gestrichelten Darstellung des unteren Rands der NOT-AUS-Kappe 3 erkennbar. Bei Druck auf die NOT-AUS-Kappe 3 stellt sich der in der Figur eingetragene Betätigungsweg s ein. Diese Wegstrecke wird in gleichem Maße auch über den Stößel 5 übertragen.

Im unteren Teil der Figur ist weiterhin ein kastenförmiger Kontaktgeber 6 dargestellt, welcher beispielhaft auf den Be ^¬ tätiger 1 aufgeschnappt ist. Das Bezugszeichen 10 deutet die Position von Rastnasen an, die in entsprechende Öffnungen im Gehäuse 4 des Betätigers 1 greifen. Nach dem Einschnappen ist der Kontaktgeber 6 über einen beispielhaften Halterahmen 11 formschlüssig mit dem Betätiger 1 verbunden. Das untere Ende des Stößels 5 wirkt nun auf ein an sich bekanntes Öffner- Schaltelement 8. Dabei wird in der Betätigungsstellung eine Kontaktbrücke 83 von zwei Kontakten 81, 82 getrennt. Auf die ^¬ se Weise wird ein NOT-AUS-Stromkreis, welcher über zwei ex- terne Anschlusskontakte 91, 92 geführt wird, unterbrochen.

Erfindungsgemäß wird nun ein weiteres Schaltelement 7 vorge ^¬ sehen, welches aus einem ersten 71, 72 und aus einem zweiten Schaltstück 73 besteht. Im Beispiel der Figur bilden zwei Kontaktstifte 71, 72 das erste Schaltstück. Beide sind fest mit dem Gehäuse des Kontaktgebers 6 verbunden, wobei die Kon ^¬ taktstifte 71, 72 durch entsprechende Öffnungen im Halterrahmen 11 hindurchragen. Die beiden Kontaktstifte 71, 72 sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bereits federnd ausgeführt. Das zweite Schaltstück 73 ist im Beispiel der Fi ^¬ gur eine Kontaktbrücke, welche am unteren Ende des Gehäuses 4 des Betätigers 1 angebracht ist.

Im montierten Zustand des Kontaktgebers 6 liegen nun die bei- den Kontaktstifte 71, 72 gegenüber der Kontaktbrücke 73. Kon ^¬ taktstifte 71, 72 und Kontaktbrücke 73 sind so zueinander ausgerichtet und angeordnet, dass gemäß der Erfindung nur im

ordnungsgemäß montierten Zustand eine leitende Verbindung zwischen den beiden Kontaktstiften über die Kontaktbrücke 73 hergestellt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Öffner-Schaltelement 8 und das weitere Schaltelement 7 elektrisch in Reihe geschaltet. Dies ist im Beispiel der Fi ^¬ gur bereits geschehen. Über die beiden externen Anschlüsse 91, 92 ist somit eine NOT-AUS-Erkennung wie auch eine Monta- geÜberwachung des Kontaktgebers 6 am Betätiger 1 möglich.

FIG 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen weiteren beispiel ^¬ haften NOT-AUS-Schalter mit auf einer Leiterplatte 13 angeordneten Schaltelementen 7', 81', 82'. Der Kontaktgeber 6' ist bereits am Gehäuse 4' des Betätigers 1' befestigt darge ^¬ stellt. Im Kontaktgeber 6' sind Haltestege 12 zur Aufnahme und Fixierung der Leiterplatte 13 vorgesehen. Mit dem Bezugs ^¬ zeichen 81' und 82' sind zwei Öffnerkontakte eines Öffner- Schaltelements symbolisiert. Mittels je eines Stößels 51, 52, die untereinander mechanisch fest verbunden sind, können die Öffner-Kontakte 81', 82' bei einem NOT-AUS zwangsgeöffnet werden. Neben den Öffner-Kontakten 81', 82' sind zudem zwei Kontaktstifte 71', 72' auf der Leiterplatte 13 angebracht und dort eingelötet. Im ordnungsgemäß montierten Zustand des Kon- taktgebers 6' werden die beiden Kontaktstifte 71', 72' über eine Kontaktbrücke 73' elektrisch leitend verbunden. Die Öff ^¬ ner-Kontakte 81', 82' sowie die Kontaktstifte 71', 72' sind untereinander in Reihe verschaltet, so dass über die externen Anschlusskontakte 91', 92' eine NOT-AUS-Erkennung sowie eine Montageüberwachung des Kontaktgebers 6' am Betätiger 1' möglich ist.

FIG 3 zeigt ein Schaltbild zur Überwachung von zwei NOT-AUS- Stromkreisen nach dem Stand der Technik. Ein Überwachungsge- rät 14 überwacht beispielhaft einen NOT-AUS-Schalter mit zwei Öffner-Schaltelementen 8, 16. Eine Überwachung eines Kontakt-

gebers 6, 6' auf eine ordnungsgemäße Montage hin ist in die ^¬ sem Fall nicht möglich.

FIG 4 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild eines NOT-AUS- Stromkreises mit einem herkömmlichen und einem erfindungsge ^¬ mäßen NOT-AUS-Schalter gemäß FIG 1 und FIG 2. Ein weiteres Überwachungsgerät 15 überwacht beispielhaft einen NOT-AUS- Schalter mit zwei Öffner-Schaltelementen 8, 16 und je einem weiteren Schaltelement 7. Das weitere Schaltelement 7 trägt entsprechend seiner Funktion das schaltungstechnische Symbol eines Öffners. Durch die Reihenschaltung ist gemäß der Erfindung eine NOT-AUS-Erkennung sowie eine Erkennung eines nicht ordnungsgemäß montierten Kontaktgebers 6, 6' möglich. In bei ^¬ den Fällen wird der betreffende NOT-AUS-Stromkreis geöffnet, so dass darauf hin eine elektrische Maschine oder andere An ^¬ lagenteile sicher abgeschaltet werden können.

Alternativ können die Kontakte eines Öffner-Schaltelements 81, 81', 82, 82' sowie eines weiteren Schaltelements 71, 71', 72, 72', 73, 73' auch separat, d.h. nicht in Reihenschaltung, zu externen Anschlusskontakten am Kontaktgeber 6, 6' verlegt werden. In diesem Fall kann eine Überwachungseinrichtung die Erkennung eines NOT-AUS sowie die Erkennung eines nicht ord ^¬ nungsgemäß montierten Kontaktgebers getrennt überwachen.