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Title:
DEVICE FOR SWITCHING A CONNECTION ACCORDING TO THE STATE OF A DEVICE TO BE MONITORED, ESPECIALLY A SAFETY SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/064054
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1; 101; 201) for switching a connection according to the state of a device to be monitored, especially a safety switch. The inventive device comprises an actuator (2; 102; 202) which has a first signaling means (3; 103), can preferably be fixed on the device to be monitored, can be brought into contact with an actuator receiver (7; 107; 207) comprising a second signaling means (9; 109), and which can be detachably held to prevent it from being withdrawn. A signal transfer can be carried out in a contactless manner between the first (3; 103) and the second (9; 109) signaling means. The invention is characterized in that the actuator (2; 102; 202) and the actuator receiver (7; 107; 207) comprising the second signaling means (9; 109) are engaged in an interlocking manner when touching, and in that the first (3; 103) and second (9; 109) signaling means are arranged such that signal transfer between the actuator (2; 102; 202) and the actuator receiver (7; 107; 207) is only possible in the position in which they are engaged in an interlocking manner.

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Inventors:
Saxer, Stefan (Bahnweg 14 Sargans, D-7320, CH)
Application Number:
PCT/EP2000/002934
Publication Date:
October 26, 2000
Filing Date:
April 01, 2000
Export Citation:
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Assignee:
EUCHNER GMBH + CO. (Kohlhammerstrasse 16 Leinfelden-Echterdingen, D-70771, DE)
Saxer, Stefan (Bahnweg 14 Sargans, D-7320, CH)
International Classes:
H01H3/16; H03K17/945; H03K17/965; H01H27/00; (IPC1-7): H03K17/965; F16P3/10
Foreign References:
DE19536515A1
EP0870653A1
EP0781630A1
DE19711588A1
EP0814490A2
Attorney, Agent or Firm:
BARTELS & PARTNER (Lange Strasse 51 Stuttgart, D-70174, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (1 ; 101 ; 201) zum Schalten einer Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere Sicherheitsschalter, mit einem ein erstes Signalmittel (3 ; 103) aufweisenden und vorzugsweise an der zu überwachenden Einrichtung festlegbaren Betätiger (2 ; 102 ; 202), der mit einer ein zweites Signalmittel (9 ; 109) aufweisenden Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) zusammenführbar ist und lösbar gegen ein Zurückziehen sperrbar ist, wobei zwischen dem ersten (3 ; 103) und dem zweiten (9 ; 109) Signalmittel kontaktlos ein Signalaustausch durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (2 ; 102 ; 202) und die das zweite Signalmittel (9 ; 109) aufweisende Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) im zusammengeführten Zustand in sperrendem Eingriff miteinander sind, und daß das erste (3 ; 103) und zweite (9 ; 109) Signalmittel derart angeordnet sind, daß der Signalaustausch zwischen Betätiger (2 ; 102 ; 202) und Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) nur in der Position des sperrenden Eingriffs möglich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (2 ; 102 ; 202) und die Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) zusammenwirkende Sperrflächen (4,12) aufweisen, die beim Zusammenführen in Eingriff miteinander gebracht werden und ein Zurückziehen des Betätigers (2 ; 102 ; 202) von der Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) sperren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflächen (4,12) mit der Bewegungsrichtung (5) des Betätigers (2 ; 102 ; 202) beim Zusammenführen einen Winkel von 0 bis 90° einschiießen, insbesondere von 60 bis 90°.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (3 ; 103) und zweiten (9 ; 109) Signalmittel an den jeweiligen Sperrflächen (4 ; 12) angeordnet sind und insbesondere in der Position des sperrenden Eingriffs einander gegenüberliegen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (3 ; 103) und/oder zweiten (9 ; 109) Signalmittel eine Richtungscharakteristik mit mindestens einer bevorzugten Raumrichtung für den Signalaustausch aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (2 ; 102 ; 202) schwenkbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (2 ; 102 ; 202) beim Zusammenführen mit der Betätigeraufnahme (7 ; 107 ; 207) aufgrund seiner Gewichtskraft die Position des sperrenden Eingriffs einnimmt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalaustausch elektromagnetisch erfolgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösen des sperrenden Eingriffs aufgrund einer elektromagnetischen Kraft oder mittels einer Druckluftbeaufschlagung erfolgt.
Description:
Vorrichtung zum Schalten einer Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere Sicherheitsschalter Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten einer vorzugsweise elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer zu überwachenden Einrichtung, insbesondere einen Sicherheitsschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 196 24 172 A1 zeigt einen Sicherheitsschalter mit einem durch seine Geometrie mechanisch codierten Betätiger, der beim Einführen in ein Schaltergehäuse eine Schaltwalze dreht und darüber hinaus einen Transponder aufweist, der im vollständig eingeführten Zustand des Betätigers von einem in dem Schaltergehäuse angeordneten Schreib-und Lesegerät auslesbar ist.

Aus der DE 197 11 588 A1 sind Sicherheitsschalter mit einem ein erstes Signalmittel aufweisenden und vorzugsweise an der zu überwachenden Einrichtung festlegbaren Betätiger, der mit einer ein zweites Signalmittel aufweisenden Betätigeraufnahme zusammenführbar ist und in dieser fösbar

gegen ein Zurückziehen sperrbar ist, bekannt, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Signalmittel kontaktlos ein Signalaustausch durchführbar ist. Bei den bekannten Sicherheitsschaltern ist der Betätiger durch einen axial verschiebbaren und eine Öffnung des Betätigers durchgreifenden Stößel in der zusammengeführten Position sperrbar. Die Sperrung oder Verriegelung kann sowohl federkraft-oder magnetkraftbetätigt sein. Dabei sind zwei Paare von jeweils zusammengehörenden Signalmitteln erforderlich, um erstens den zusammengeführten Zustand von Betätiger und Betätigeraufnahme und zweitens den sperrenden Zustand des-Stößels zu erkennen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und dennoch eine dauerhaft sichere Zuhaltung und Überwachung gewährleistet.

Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung nach Anspruch 1 ist nur noch ein Paar von zusammengehörenden Signalmitteln erforderlich. Wenn ein Signalaustausch zwischen diesen beiden Signalmitteln möglich ist, ist gewährleistet, daß der Betätiger und die Betätigeraufnahme zusammengeführt sind und in dieser Position gesperrt sind, was gleichbedeutend damit ist, daß die zu überwachende Einrichtung, beispielsweise eine Sicherheitseinrichtung wie eine Schutzhaube oder ein Schutzgitter an einer Werkzeugmaschine, geschlossen und im geschlossenen Zustand gesichert ist (closed & locked). Beim

Zusammenführen kommt es zwangsgeführt zu einem Eingriff von Betätiger und Betätigeraufnahme miteinander und damit zur Einnahme der Position des sperrenden Eingriffs. Die Signalmittel sind dabei am Betätiger und an der Betätigeraufnahme derart angeordnet, daß nur in der Position des sperrenden Eingriffs ein Signalaustausch möglich ist.

Die zusammengehörenden Signalmittel können auf verschiedenste Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann nur eines der beiden Signalmittel ein Signal oder eine Information aussenden, und das andere SignaLmittel dient im wesentlichen einer vollstandigen oder teilweisen Reflexion des ausgesandten Signals, beispielsweise einer Licht-oder Ultraschallstrahlung.

Alternativ kann das andere Signalmittel das ausgesandte Signal empfangen und unverändert oder individuell verändert zum einen Signalmittel zurücksenden. Dabei sind in eine oder beide Richtungen analoge und/oder digitale Signale übertragbar. Vorzugsweise stellt eines der Signalmittel auch die Energie für den Betrieb des anderen Signalmittels in Form von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren oder unsichtbaren Wellenlängenbereich zur Verfügung. Der Signalaustausch ist insofern kontaktlos durchführbar, weil die Signale nicht über elektrische Kontakte ausgetauscht werden, sondern drahtlos. Dadurch, daß der Betätiger durch das Zusammenführen zwangsläufig in sperrenden Eingriff mit der Betätigeraufnahme ist, kann ein den Betätiger sperrender Stößel entfallen.

Dadurch, daß der Betätiger und die Betätigeraufnahme zusammenwirkende Sperrflächen aufweisen, die beim Zusammenführen in sperrenden Eingriff miteinander gebracht werden und ein Zurückziehen des Betätigers von der Betätigeraufnahme sperren, ist eine Selbsthemmung realisiert, das heißt der Betätiger ist gehemmt, sich beispielsweise aufgrund von Vibrationen von der Betätigeraufnahme wegzubewegen. Die Sperrflächen können in Bezug auf die Einführrichtung des Betätigers derart ausgestaltet und/oder

ausgerichtet sein, daß sich die Sperrkräfte beim Ziehen am Betätiger erhöhen. Der Betätiger kann zusätzlich durch einen Kraftspeicher oder einen Elektromagneten in der Position des sperrenden Eingriffs gehalten werden.

Dadurch, daß die Sperrflächen mit der Bewegungsrichtung des Betätigers beim Zusammenführen einen Winkel von 0 bis 90° einschließen, insbesondere von 60 bis 90°, ist die Selbsthemmung verstärkt-und die Sperrkräfte beim Ziehen am Betätiger sind erhöht. Vorzugsweise sind die Sperrflächen derart ausgestaltet, daß sie sich ineinander verhaken.

Dadurch, daß die ersten und zweiten Signalmittel an den jeweiligen Sperrflächen angeordnet sind und insbesondere in der Position des sperrenden Eingriffs einander gegenüberliegen, ist mit besonders einfachen Mitteln gewährleistet, daß der Signalaustausch zwischen Betätiger und Betätigeraufnahme nur in der Position des sperrenden Eingriffs von Betätiger und Betätigeraufnahme möglich ist. Die Fehlschließsicherung, das heißt die Sicherung gegen einen Signalaustausch, obwohl der Betätiger noch nicht gesperrt ist, ist dabei zusätzlich erhöht.

Dadurch, daß die ersten und/oder zweiten Signalmittel eine Richtungscharakteristik mit mindestens einer bevorzugten Raumrichtung für den Signalaustausch aufweisen, ist die Fehischließsicherung weiter erhöht, da ein Signalaustausch nicht bereits beim Annähern der beiden Signalmittel möglich ist, sondern erst dann, wenn die Position des sperrenden Eingriffs eingenommen ist und die beiden Signalmittel unmittelbar benachbart sind, insbesondere gegenüberliegend sind.

Dadurch, daß der Betätiger schwenkbar ist, insbesondere schwenkbar an der zu überwachenden Einrichtung festgelegt ist, ist er besonders einfach in sperrenden Eingriff mit der in der Regel feststehenden Betätigeraufnahme zu bringen. Der Betätiger ist dabei vorzugsweise um eine Achse schwenkbar, die mit der Einführrichtung einen rechten Winkel einschließt oder mit dieser zusammenfällt. Der Betätiger verfügt in der Regel über keine eigene Energieversorgung, das heißt das an ihm angebrachte Signalmittel erhält seine Energie, sofern dies erforderlich ist, aus dem vom zweiten Signalmittel aufgebauten elektromagnetischen Feld. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ der Betätiger auch verschiebbar sein, ebenso wie auch die Betätigeraufnahme schwenkbar und/oder verschiebbar sein kann.

Dadurch, daß der Betätiger beim Zusammenführen mit der Betätigeraufnahme aufgrund seiner Gewichtskraft die Position des sperrenden Eingriffs einnimmt, ist keine zusätzliche Kraftquelle für das Sperren des Betätigers erforderlich. Sofern eine Sperrung in jeder Montageposition wünschenswert oder erforderlich ist, kann zusätzlich oder alternativ eine federkraft-oder magnetkraftbetätigte Sperrung vorgesehen sein.

Dadurch, daß der Signalaustausch elektromagnetisch erfolgt, ist die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung weiter erhöht.

Der Signalaustausch kann dabei beispielsweise über elektromagnetische oder (Ultra) Schallwellen erfolgen. Im Falle von elektromagnetischen Wellen kommt sowohl ein Signalaustausch mittels Radiowellen als auch mittels optischer Strahlung in Frage. In beiden Fällen ist auch eine Energieübertragung mögtich. Mit Standardbauelementen und dadurch kostengünstig la (3t sich insbesondere ein Signalaustausch auf der Grundlage von Radiowellen bereitstellen, wobei das eine Signalmittel eine Anfrage

aussendet, die vom anderen Signalmittel empfangen wird und unverändert oder gegebenenfalls individuel verändert an das erste Signalmittel zurückgesandt wird. Dadurch ist beispielsweise eine Erkennung und Identifikation des Betätigers möglich.

Dadurch, daß das Lösen des sperrenden Eingriffs aufgrund einer elektromagnetischen Kraft oder mittels einer Druckluftbeaufschlagung erfolgt, kann das Öffnen beispielsweise einer Schutzhaube für eine Werkzeugmaschine von der Steuerung für die Werkzeugmaschine gesteuert sein. Alternativ oder ergänzend kommt auch ein Lösen mittels eines Zuges, beispielsweise eines Bowdenzuges, in Betracht. Der Betätiger und die Betätigeraufnahme können dabei so ausgestaltet sein, daß ein einmaliger Löseimpuls zu einem Herausbewegen aus der Position des sperrenden Eingriffs und damit zu einem Entsperren führt, der ein anschließendes und gegebenenfalls zeitversetztes Öffnen bzw.

Herausziehen des Betätigers ermöglicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung vor dem Zusammenführen des Betätigers mit der Betatigeraufnahme, Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Position des sperrenden Eingriffs von Betätiger und Betätigeraufnahme, Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung in der Position des sperrende Eingriffs, und Fig. 5 zeigt die Vorrichtung der Fig. 4 in der den sperrenden Eingriff gelösten Position.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 vor dem Zusammenführen des Betätigers 2 mit der Betätigeraufnahme 7.

Die Vorrichtung 1 ist nur schematisch und insbesondere nicht- maßstabsgetreu dargestellt. Die zu überwachende Einrichtung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Betätiger 2 weist ein erstes Signalmittel 3 auf, bei dem es sich beispielsweise um einen sogenannten Transponder-Baustein handelt. Dieses ist an einer Sperrfläche 4 angeordnet, die mit der Bewegungsrichtung 5 des Betätigers 2 beim Zusammenführen im wesentlichen einen rechten Winkel einschließt.

Der Betätiger 2 weist eine Einführschräge 6 auf, die mit der Richtung 5 einen Winkel zwischen 0 und 90° einschließt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 45°. Der Betätiger 2 ist um eine senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 stehende Achse schwenkbar und/oder in einer mit der Richtung 5 einen rechten Winkel einschließenden Richtung verschiebbar.

Die Betätigeraufnahme 7 ist innerhalb eines Gehäuses 8 angeordnet, das im wesentlichen zum Schutz gegen Manipulation der Vorrichtung 1 dient.

Die Betätigeraufnahme 7 weist ein zweites Signalmittel 9 auf und kann zusatzlich und/oder alternativ zur Beweglichkeit des Betätigers 2 unter der Wirkung einer Kraftquelle oder eines Kraftspeichers in Richtung des Doppelpfeils 10 verschiebbar ausgeführt sein. Eine im Gehäuse 8 angeordnete und schematisch dargestellte Magnetspule 11 dient einem Anheben und/oder Verschwenken des mit der Betätigeraufnahme 7

zusammengeführten Betätigers 2 zum Lösen der Sperrung.

Die Betätigeraufnahme 7 bildet eine zweite Sperrfläche 12 aus, die mit der Richtung 5 des Betätigers im wesentlichen einen rechten Winkel einschl ießt.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Position des sperrenden Eingriffs von Betätiger 2 und Betätigeraufnahme 7. Dabei sind das erste Signalmittel 3 des Betätigers 2 und das zweite Signalmittel 9 der Betätigeraufnahme 7 unmittelbar benachbart und insbesondere einander gegenüberliegend. Die erste Sperrfläche 4 des Betätigers 2 liegt dabei der zweiten Sperrflache 12 der Betätigeraufnahme 7 gegenüber und bei einer Zugbeanspruchung des Betätigers 2 entgegen der Richtung 5 kommen die beiden Sperrflächen 4,12 in Anlage und sperren die weitere Bewegung des Betätigers 2. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsart ist, daß die beiden Signalmittel 3,9 erst dann unmittelbar benachbart sind, wenn der Betätiger 2 in der Position des sperrenden Eingriffs mit der Betätigeraufnahme 7 ist.

Ein Signalaustausch ist demnach erst dann möglich, wenn die Position des sperrenden Eingriffs sicher eingenommen worden ist. Zum Lösen der Position des sperrenden Eingriffs ist beispielsweise ein Stromimpuls auf die Magnetspule 11 und ein Herausziehen des Betätigers entgegen der Richtung 5 erforderlich.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform 101 der Erfindung.

Der Betätiger 102 ist um die Achse 112 in Richtung des Doppelpfeils 113 schwenkbar angelenkt. Der Betätiger 102 weist eine sacklochförmige oder schlitzförmige Aufnahme 114 für die Betätigeraufnahme 107 auf.

Die Aufnahme 114 und die Betätigeraufnahme 107 sind an ihrem jeweiligen Endabschnitt halbkugelförmig und/oder im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet. Das erste Signalmittel 103 im Betätiger 102 ist

in der dargestellten Position des sperrenden Eingriffs gegenüber dem zweiten Signalmittel 109 der Betätigeraufnahme 107 angeordnet.

Das zweite Signalmittel 109 ist dabei von der dem ersten Signalmittel 103 zugekehrten Wandung 107'zurückversetzt, um in Zusammenwirkung mit dem zumindest in diesem Bereich metallischen Betätiger 102 eine Richtungscharakteristik der Signalstrahlung zu erzielen, die die Fehischließsicherung der Vorrichtung 101 weiter erhöht. Das Lösen aus der Position des sperrenden Eingriffs erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mittels Druckluftbeaufschlagung über die Düse 120 in Richtung des Pfeils 121. Die aus der Düse 120 austretende Druckluft schwenkt den Betätiger 102 um die Achse 112 so weit, daß das Zurückziehen des Betätigers 102 nicht mehr durch die Betätigeraufnahme 107 gesperrt ist.

Die Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform 201 der Erfindung in der Position des sperrende Eingriffs. Die Betätigeraufnahme 207 bildet dabei einen Rastzahn 216 aus, der die erste Sperrfläche 204 des Betätigers 202 hintergreift. Der Betätiger 202 bildet hierzu eine schräge Schulterflache 217 aus, die mit der Richtung 205 einen Winkel zwischen 0 und 90° einschließt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel von 45°. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß beim Ziehen am Betätiger 202 entgegen der Richtung 205 die Sperrwirkung erhöht ist.

Die Fig. 5 zeigt die Vorrichtung der Fig. 4 in der den sperrenden Eingriff gelösten Position. Durch einen kurzen mechanischen, magnetischen und/oder Druckluft-lmpuls ist der Betätiger 202 um die außerhalb des dargestellten Bereichs angeordnete Schwenkachse verdreht worden und bleibt nach Ende des Impulses auf dem Rastzahn 216 der Betätigeraufnahme 207 liegen, so daß der Betätiger 202 nicht wieder die Position des sperrenden Eingriffs einnimmt und auch mit einer gewissen Zeitverzögerung aus der Vorrichtung herausziehbar ist.