(19) |
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(11) |
EP 1 239 496 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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09.04.2003 Patentblatt 2003/15 |
(22) |
Anmeldetag: 02.02.2002 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)7: H01H 3/16 |
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(54) |
Schaltscharnier
Hinge with switch
Charnière avec interrupteur
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
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Benannte Erstreckungsstaaten: |
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AL LT LV MK RO SI |
(30) |
Priorität: |
06.03.2001 DE 20103850 U
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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11.09.2002 Patentblatt 2002/37 |
(73) |
Patentinhaber: Bernstein AG |
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32457 Porta Westfalica (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Wecke, Rolf, Dipl.-Ing.
31675 Bückeburg (DE)
- Ulfik, Joachim, Dipl.-Ing.
32602 Vlotho (DE)
- Hoffmann, Achim
32425 Minden (DE)
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(74) |
Vertreter: Dantz, Jan Henning et al |
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Jöllenbecker Strasse 164 33613 Bielefeld 33613 Bielefeld (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 304 241 GB-A- 1 333 034 US-A- 4 922 064
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DE-A- 19 902 919 US-A- 4 049 934
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltscharnier mit einem ersten, einen über
einen Hebel betätigbaren Schalter aufnehmenden Scharnierflügel, einem zweiten Scharnierflügel
und einer Welle, welche in Betriebsstellung verdrehsicher mit dem zweiten Scharnierflügel
verbunden ist und an ihrem Umfang eine in Wellen-Achsrichtung verlaufende Schaltnut
aufweist, in welche in einer vorbestimmten Schwenkstellung zwischen den beiden Scharnierflügeln
ein mit dem Hebel verbundener Betätigungsstift eintaucht, wobei der Hebel parallel
zur Wellen-Längsachse verläuft und gegenüber dieser verschwenkbar sowie durch eine
Feder in Richtung der Welle belastet ist und im Bereich eines Schaltnockens oder Schaltstiftes
des Schalters liegt.
[0002] Schaltscharniere der vorerwähnten Art sind an sich bekannt und werden beispielsweise
als Scharniere für Schutzhauben an Maschinen, Schutzraumtüren oder dergleichen verwendet.
Dabei ist die Gesamtkonstruktion eines Schaltscharnieres so ausgelegt, dass die Einschalt-Stellung
des Schalters ausschließlich bei geschlossener Schutzhaube oder Schutzraumtür gegeben
ist. In dieser Situation greift der mit dem Hebel verbundene Betätigungsstift in die
Schaltnut der Welle ein.
[0003] Wird nun die Schutzhaube oder Schutzraumtür geöffnet, führt eine damit einhergehende
Verdrehung der Welle dazu, dass der Betätigungsstift aus der Schaltnut herausgedrückt
und auf dem Außenumfang der Welle abgestützt wird. Dies wiederum führt zu einer Hebelbetätigung
und damit auch zu einer Betätigung des Schaltnokkens oder des Schaltstiftes des Schalters,
so dass dieser in seine Aus-Stellung gebracht wird. EP-A-0 304 241 offenbart ein Schaltscharnier
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0004] Aufgrund der verschiedensten, in der Praxis vorkommenden Einbausituationen für Schaltscharniere
der gattungsgemäßen Art muß sichergestellt sein, dass das Erreichen der Einschalt-Stellung
für den Schalter immer nur dann möglich ist, wenn eine Schutzhaube oder Schutzraumtür
ihre Schließstellung einnimmt. Dabei können diese Schließstellungen durchaus die unterschiedlichsten
Winkelstellungen der beiden Scharnierflügel zueinander zur Folge haben, weshalb bislang
Schaltscharniere der gattungsgemäßen Art jeweils auftragsbezogen gefertigt wurden.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltscharnier der gattungsgemäßen
Art zu schaffen, welches universell einsetzbar und an jeden denkbaren Anwendungsfall
anpaßbar ist.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle in einer Vormontagestellung,
in welcher der Betätigungsstift in die Schaltnut eingreift, gegenüber dem ersten Scharnierflügel
gegen Verdrehung gesichert und der zweite Scharnierflügel gegenüber der Welle frei
verschwenkbar ist, dass die Welle durch eine in ein stirnseitiges Ende des ersten
Scharnierflügels eingedrehte Einpaßschraube um ein vorbestimmtes Maß aus der Vormontagestellung
heraus bis in die Betriebsstellung axial verschiebbar ist und dass die Welle mit einer
gerändelten oder anderweitig strukturierten Ringzone versehen ist, die bei in Betriebsstellung
verschobener Welle in einer Scharnierbohrung des zweiten Scharnierflügels zur Erzielung
der Verdrehsicherung zwischen dem zweiten Scharnierflügel und der Welle formschlüssig
eingepresst ist.
[0007] Ein derart gestaltetes Schaltscharnier bietet in der Praxis erhebliche Vorteile.
Unabhängig von dem späteren, konkreten Einsatzfall kann ein derartiges Schaltscharnier
werkseitig in seiner Vormontagestelltung zusammengefügt werden. Dieses Schaltscharnier
kann nun vor Ort beispielsweise an einem ortsfesten Maschinenteil und einer demgegenüber
beweglichen Schutzhaube befestigt werden, wobei in jedem Falle der Betätigungsstift
des Hebels in die Schaltnut der Welle eingreift, wodurch die Einschalt-Stellung des
Schalters vorgegeben ist. Dabei spielt es keine Rolle, welche Winkelstellung die beiden
Scharnierflügel relativ zueinander einnehmen, da der zweite Scharnierflügel in dieser
Vormontagestellung noch frei gegenüber der Welle verdrehbar ist.
[0008] Nach dem Verbinden des erfindungsgemäßen Schaltscharnieres wird nun in der Schließstellung
einer Schutzhaube oder einer Schutzraumtür die Welle durch die Einpaßschraube bis
in ihre Betriebsstellung hinein axial verschoben. Die gerändelte oder anderweitig
strukturierte Ringzone wird dabei unter Erzielung eines Formschlusses in die Scharnierbohrung
der zweiten Scharnierhälfte eingepresst. Nunmehr ist eine Verschwenkung des zweiten
Scharnierflügels relativ zur Welle nicht mehr möglich. Nachdem die Verdrehsicherung
zwischen dem ersten Scharnierflügel und der Welle aufgehoben ist, kann das Scharnier
betätigt werden und ein Öffnen der Schutzhaube oder einer Schutzraumtür hat nun sofort
zur Folge, dass die Welle gegenüber dem ersten Scharnierflügel verdreht und damit
der mit dem Hebel verbundene Betätigungsstift aus der Schaltnut heraus bewegt wird.
Damit nimmt der Schalter, wie oben schon erwähnt, seine Ausschalt-Stellung ein.
[0009] Ein erfindungsgemäßer Scharnierschalter ist somit universell einsetzbar und in der
Praxis problemlos für jeden nur denkbaren Anwendungsfall justierbar.
[0010] Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
[0011] In den beigefügten Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
welches im folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen:
- Figur 1
- eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schaltscharnier
in Vormontagestellung
- Figur 2
- eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II, teilweise im Schnitt dargestellt
- Figur 3
- eine der Figur 1 entsprechende Draufsicht auf das Schaltscharnier in Betriebsstellung
- Figur 4
- eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV, teilweise im Schnitt dargestellt
[0012] Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte und insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete
Schaltscharnier weist einen ersten Scharnierflügel 2 mit einer Hohlkammer 3 auf, innerhalb
derer ein Schalter 4 angeordnet ist.
[0013] Weiterhin weist das Schaltscharnier 1 einen zweiten Scharnierflügel 5 und eine Welle
6 auf, über welche die beiden Scharnierflügel 2 und 5 miteinander verbunden sind.
[0014] Diese Welle 6 ist in ihrem Umfangsbereich mit einer Schaltnut 7 ausgestattet, (s.
Fig. 1) in welche ein Betätigungsstift 8 eintauchen kann, wenn die Welle 6 eine bestimmte
Verdrehposition relativ zum ersten Scharnierflügel 2 einnimmt.
[0015] Der besagte Betätigungsstift 8 ist mit einem Hebel 9 verbunden, welcher parallel
zur Wellen-Längsachse verläuft und gegenüber dieser verschwenkbar ist. Außerdem ist
der Hebel 9 durch eine Feder 10 belastet, welche den besagten Hebel 9 ständig in Richtung
der Welle 6 beaufschlagt.
[0016] Der Hebel 9 liegt im Bereich eines Schaltnockens oder Schaltstiftes 11 des Schalters
4 und kann somit diesen Schaltnocken oder Schaltstift 11 betätigen.
[0017] Die Welle 6 ist mit einem Ihrer Enden in einer Scharnierbohrung 12 des ersten Scharnierflügels
2 und mit ihrem anderen stirnseitigen Ende in einer Aufnahmebohrung 13 einer Einpaßschraube
14 gelagert, welche in ein stirnseitiges Ende des ersten Scharnierflügels 2 eingeschraubt
ist. Außerdem durchtritt die Welle 6 den zweiten Scharnierflügel 5 im Bereich einer
Scharnierbohrung 15.
[0018] In der in Figur 1 gezeigten Vormontagestellung greift der Betätigungsstift 8 in die
Schaltnut 7 der Welle 6 ein. Die Welle 6 ist in dieser Vormontagestellung gegenüber
dem ersten Scharnierflügel 2 gegen Verdrehung gesichert, und zwar im dargestellten
Ausführungsbeispiel durch einen mit dem Scharnierflügel 2 fest verbundenem Mehrkantzapfen
16, der in einen stirnseitigen Schlitz 17 der Welle 6 eingreift.
[0019] In der besagten Vormontagestellung gemäß Figur 1 ist der zweite Scharnierflügel 5
noch frei drehbar gegenüber der Welle 6.
[0020] Die Welle 6 ist mit einer gerändelten (oder anderweitig strukturierten) Ringzone
18 versehen, die in der Vormontagestellung gemäß Figur 1 noch außerhalb der Scharnierbohrung
15 des zweiten Scharnierflügels 5 liegt.
[0021] Vor der Herbeiführung der endgültigen Betriebsstellung gemäß Figur 3 kann nun der
Scharnierflügel 5 in eine beliebige Verschwenkposition relativ zum Scharnierflügel
2 gebracht werden, ohne das sich hierdurch die Position zwischen der Welle 6 und dem
ersten Scharnierflügel 2 verändert. Ist die gewünschte Betriebsstellung des zweiten
Scharnierflügels 5 erreicht, (entsprechend der Schließstellung beispielsweise einer
Schutzhaube) so kann die Welle 6 durch Betätigen der Einpaßschraube 14 axial verschoben
werden, wodurch die gerändelte oder anderweitig strukturierte Ringzone 18 unter Erreichung
eines Formschlusses in die Scharnierbohrung 15 des zweiten Scharnierflügels 5 eingepresst
wird. Nach Erreichen dieser entgültigen Montageposition gemäß Figur 3 kann der Schraubenkopf
19 der Einpaßschraube 14 abgeschert werden, was Figur 3 deutlich zeigt.
[0022] Eine nun herbeigeführte Verschwenkung des zweiten Scharnierflügels 5 relativ zum
ersten Scharnierflügel 2 führt nun zu einer Abscherung des Mehrkantzapfens 16, da
durch konstruktive Maßnahmen das zwischen der gerändelten Ringzone 18 der Welle 6
und der Scharnierbohrung 15 des zweiten Scharnierflügels 5 übertragbare Drehmoment
um ein vielfaches höher gewählt ist als das für die Abscherung des Mehrkantzapfens
16 gegenüber dem ersten Scharnierflügel 2 erforderliche Drehmoment.
[0023] Das Schaltscharnier ist nach dem Abscheren des Mehrkantzapfens 16 nun uneingeschränkt
betriebsbereit und es ist ohne weiteres sichergestellt, dass der Betätigungsstift
8 in die Schaltnut 7 eingreift, wenn die voreingestellte Verschwenkposition des zweiten
Scharnierflügels 5 gegenüber dem ersten Scharnierflügel 2 - entsprechend der Schließlage
beispielsweise einer Schutzhaube - erreicht ist.
[0024] Die Welle 6 ist im Bereich ihrer gerändelten oder anderweitig strukturierten Ringzone
18 oberflächengehärtet, wodurch einerseits das formschlüssige Einpressen in die Scharnierbohrung
15 erleichtert und andererseits der erzielte Formschluß langfristig gewährleistet
ist.
[0025] Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel wäre eine vorübergehende Verdrehsicherung
zwischen Welle 6 und erstem Scharnierflügel 2 beispielsweise auch durch einen Stift
möglich, der durch eine Bohrung innerhalb des ersten Scharnierflügels 2 bis in eine
Querbohrung der Welle 6 eingeschoben wird. Dieser Stift könnte dann nach Herstellung
der endgültigen Betriebsstellung entfernt werden. Gegebenenfalls wäre noch ein Abdichten
der Bohrung durch den ersten Scharnierflügel 2 sinnvoll.
[0026] Alternativ zu dem im Ausführungsbeispiel gezeigten, mechanisch betätigten Schalter
kann das erfindungsgemäße Schaltscharnier natürlich auch mit optisch, induktiv, kapazitiv
oder magnetisch wirkenden Sensoren zur Abtastung der Bewegung des Hebels 9 ausgestattet
sein. Zur Erhöhung der Sicherheitsstufe kann dabei auch eine Kombination verschiedener
Sensoren Verwendung finden.
[0027] Eine derartige Lösung wird als technisch äquivalent zu der Verwendung eines mechanischen
Schalters angesehen.
1. Schaltscharnier mit einem ersten, einen über einen Hebel betätigbaren Schalter aufnehmenden
Scharnierflügel, einem zweiten Scharnierflügel und einer Welle, welche in Betriebsstellung
verdrehsicher mit dem zweiten Scharnierflügel verbunden ist und an ihrem Umfang eine
in Wellen-Achsrichtung verlaufende Schaltnut aufweist, in welche in einer vorbestimmten
Schwenkstellung zwischen den beiden Scharnierflügeln ein mit dem Hebel verbundener
Betätigungsstift eintaucht, wobei der Hebel parallel zur Wellen-Längsachse verläuft
und gegenüber dieser verschwenkbar sowie durch eine Feder in Richtung der Welle belastet
ist und im Bereich eines Schaltnockens oder Schaltstiftes (11) des Schalters (4) liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (6) in einer Vormontagestellung, in welcher der Betätigungsstift (8) in
die Schaltnut (7) eingreift, gegenüber dem ersten Scharnierflügel (2) gegen Verdrehung
gesichert und der zweite Scharnierflügel (5) gegenüber der Welle (6) frei verschwenkbar
ist, dass die Welle (6) durch eine in ein stirnseitiges Ende des ersten Scharnierflügels
(2) eingedrehte Einpaßschraube (14) um ein vorbestimmtes Maß aus der Vormontagestellung
heraus bis in die Betriebsstellung axial verschiebbar ist und dass die Welle (6) mit
einer gerändelten oder anderweitig strukturierten Ringzone (18) versehen ist, die
bei in Betriebsstellung verschobener Welle (6) in einer Scharnierbohrung (15) des
zweiten Scharnierflügels (5) zur Erzielung der Verdrehsicherung zwischen dem zweiten
Scharnierflügel (5) und der Welle (6) formschlüssig eingepresst ist.
2. Schaltscharnier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verdrehsicherung zwischen dem ersten Scharnierflügel und der Welle (6) in Vormontagestellung
ein mit dem ersten Scharnierflügel (2) verbundener und in einen stirnseitigen Schlitz
(17) der Welle (6) eingreifender, abscherbarer Mehrkantzapfen (16) vorgesehen ist.
3. Schaltscharnier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen der Welle (6) und dem zweiten Scharnierflügel (5) im Bereich der formschlüssig
in die Scharnierbohrung (15) des zweiten Scharnierflügels (5) eingepreßten Ringzone
(18) übertragbare Drehmoment um ein mehrfaches höher ist, als das zur Abscherung des
Mehrkantzapfens (16) erforderliche Drehmoment.
4. Schaltscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (6) zumindest im Bereich ihrer gerändelten oder anderweitig strukturierten
Ringzone (18) oberflächengehärtet ist.
5. Schaltscharnier nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpaßschraube (14) mit einem abscherbaren Schraubenkopf (19) versehen ist.
1. Switch-operating hinge with a first hinge leaf accommodating a switch which can be
actuated via a lever, a second hinge leaf and a spindle which, in operating position,
is connected in a rotationally locked manner to the second hinge leaf and which, on
its periphery, has an operating groove which extends in the axial direction of the
spindle and into which, in a predetermined pivoting position between the two hinge
leaves, an actuating pin connected to the lever is inserted, the lever extending parallel
to the longitudinal axis of the spindle and being pivotable in relation to this axis
and also being loaded by a spring in the direction of the spindle and lying in the
area of an operating cam or operating pin (11) of the switch (4), characterized in that, in a preassembly position in which the actuating pin (8) engages in the operating
groove (7), the spindle (6) is locked against rotation in relation to the first hinge
leaf (2), and the second hinge leaf (5) is pivotable freely in relation to the spindle
(6), in that the spindle (6) can, by means of a fitting-in screw (14) screwed into an end-side
part of the first hinge leaf (2), be displaced axially by a predetermined amount out
of the preassembly position into the operating position, and in that the spindle (6) is provided with a knurled or otherwise textured annular zone (18)
which, when the spindle (6) has been displaced into operating position, is pressed
in positively in a hinge bore (15) of the second hinge leaf (5) to bring about the
rotational locking between the second hinge leaf (5) and the spindle (6).
2. Switch-operating hinge according to Claim 1, characterized in that, for rotational locking between the first hinge leaf and the spindle (6) in preassembly
position, a polygonal peg (16) is provided, which is connected to the first hinge
leaf (2), engages in an end-side slot (17) of the spindle (6) and can be sheared off.
3. Switch-operating hinge according to Claim 2, characterized in that the torque which can be transmitted between the spindle (6) and the second hinge
leaf (5) in the area of the annular zone (18) pressed positively into the hinge bore
(15) of the second hinge leaf (5) is greater by a multiple than the torque necessary
for shearing off the polygonal peg (16).
4. Switch-operating hinge according to one or more of the preceding claims, characterized in that the spindle (6) is surface-hardened at least in the area of its knurled or otherwise
textured annular zone (18).
5. Switch-operating hinge according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fitting-in screw (14) is provided with a screw head (19) which can be sheared
off.
1. Charnière avec interrupteur, avec une première aile de charnière recevant un interrupteur
actionnable par l'intermédiaire d'un levier, une deuxième aile de charnière et un
arbre, qui est relié en position de service de manière solidaire en rotation à la
deuxième aile de charnière et qui présente sur sa circonférence une rainure de commutation
s'étendant dans la direction axiale de l'arbre, rainure dans laquelle un doigt de
commande relié au levier s'enfonce dans une position de pivotement prédéterminée entre
les deux ailes de charnière, le levier s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal
de l'arbre, pouvant pivoter par rapport à celui-ci, étant sollicité par un ressort
en direction de l'arbre et se trouvant au niveau d'une came de commutation ou d'un
doigt de commutation (11) de l'interrupteur (4), caractérisés en ce que, dans une position de pré-montage dans laquelle le doigt de commande (8) s'engage
dans la rainure de commutation (7), l'arbre (6) est immobilisé en rotation par rapport
à la première aile de charnière (2) et la deuxième aile de charnière (5) peut pivoter
librement par rapport à l'arbre (6), en ce que l'arbre (6) peut être déplacé axialement d'une quantité prédéterminés de la position
de pré-montage jusqu'à la position de service au moyen d'une vis d'ajustage (14) insérée
dans une extrémité frontale de la première aile de charnière (2), et en ce que l'arbre (6) est muni d'une zone annulaire (18) moletée ou structurée d'une autre
manière qui, quand l'arbre (6) est déplacé jusqu'à la position de service, est enfoncée
par engagement positif dans un perçage de. charnière (15) de la deuxième aile de charnière
(5) pour obtenir l'immobilisation en rotation entre la deuxième aile de charnière
(5) et l'arbre (6).
2. Charnière avec interrupteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour l'immobilisation en rotation entre la première aile de charnière et l'arbre
(6) dans la position de pré-montage, il est prévu un tenon polygonal cisaillable (16)
relié à la première aile de charnière (2) et enfoncé dans une fente frontale (17)
de l'arbre (6).
3. Charnière avec interrupteur selon la revendication 2, caractérisée en ce que le couple de rotation pouvant être transmis entre l'arbre (6) et la deuxième aile
de charnière (5) au niveau de la zone annulaire (18) enfoncée par engagement positif
dans l'alésage de charnière (15) de la deuxième aile de charnière (5) est nettement
supérieur au couple de rotation nécessaire pour le cisaillement du tenon polygonal
(16).
4. Charnière avec interrupteur selon une ou plusieurs des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'arbre (6) est durci en surface au moins au niveau de sa zone annulaire (18) moletée
ou structurée d'une autre manière.
5. Charnière avec interrupteur selon une ou plusieurs des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la vis d'ajustage (14) est munie d'une tête de vis cisaillable (19).