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(11) |
EP 1 876 622 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.09.2010 Patentblatt 2010/39 |
(22) |
Anmeldetag: 03.07.2006 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
positionsschalter
position switch
interrupteur de position
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE
SI SK TR |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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09.01.2008 Patentblatt 2008/02 |
(73) |
Patentinhaber: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
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80333 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Hiltl, Bernhard
92245 Kümmersbruck (DE)
- Puri, Werner, Dr.
90429 Nürnberg (DE)
- Seidl, Joachim
92237 Sulzbach-Rosenberg (DE)
- Zimmermann, Rudolf
92237 Sulzbach-Rosenberg (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 1 533 826
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FR-A1- 2 692 648
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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 Erfindung betrifft einen Positionsschalter mit einem Stößel, wobei der Stößel
mittels eines Betätigers über ein erstes rotierbares Sperrelement von einer Ruheposition
in eine Betriebsposition bewegbar ist, und mit einem zweiten rotierbaren Sperrelement
zur Blockierung des ersten rotierbaren Sperrelements mittels des Stößels.
[0002] Positionsschalter kommen im industriellen sowie im privaten Bereich zum Einsatz und
dienen zur Absicherung eines Gefahrenbereiches, wie er beispielsweise durch eine gefahrenbehaftete
Maschine oder Produktionsanlage definiert wird. Derartige Positionsschalter kommen
beispielsweise in der Sicherheitstechnik, Anlagentechnik, Automatisierungstechnik
oder auch der Gebäudetechnik zum Einsatz. In diesem Umfeld müssen beispielsweise Türen,
Klappen oder sonstige bewegliche Objekte, die den Zugriff oder den Zugang zu Teilen
der Maschine oder der Produktionsanlage dienen, gesichert werden, das heißt im Einzelnen,
dass das jeweilige Objekt in der gesicherten Position detektiert wird und gegebenenfalls
mit einer Zuhaltung in der gesicherten Position arretiert werden kann. Hierfür wird
in der Regel ein Betätiger an dem bewegbaren Objekt angebracht, der in der gesicherten
Stellung im Positionsschalter lokalisiert ist. Der Positionsschalter wiederum detektiert
die Präsenz des Betägigers und kann bei dessen Detektion gegebenenfalls eine Zuhaltung
auslösen.
[0003] Eine Zuhaltung, das heißt eine Arretierung des Betätigers im Positionsschalter, ist
dann sinnvoll, wenn ein direktes Abschalten nach der Entfernung des Objektes aus dem
gesicherten Zustand, wie zum Beispiel das Öffnen einer zu sichernden Türe, die Gefahren
verursachende Maschine nicht rechtzeitig abgeschaltet werden kann, bevor sich ein
Benutzer in den Gefahrenbereich bewegen kann.
[0004] In der Vergangenheit sind eine Reihe unterschiedlicher Positionsschalter für diese
oder ähnliche Anwendungen entwickelt worden. Der Zuhaltemechanismus wird hierbei in
der Regel mittels einem auf Federkraft basierenden Antrieb oder einem auf Magnetkraft
basierenden Antrieb realisiert, wobei in beiden Fällen der Antrieb zur Blockierung
des ersten rotierbaren Sperrelementes und damit zur Arretierung des Betätigers vorgesehen
ist.
[0005] Des Weiteren sind Positionsschalter bekannt, die Schalteinheiten aufweisen, die zumindest
teilweise vom Betätiger betätigt werden, also bei Auslösung den betriebsgemäßen Zustand
anzeigen, bei dem der Betätiger im ersten rotierbaren Sperrelement gelagert, aber
nicht notwendigerweise arretiert sein muss. Weiter kann der Positionsschalter eine
Schalteinheit aufweisen, die zumindest teilweise durch einen Magnetkraftantrieb betätigbar
ist. Wird der Magnetkraftantrieb sowohl für die Zuhaltung, als auch für die Auslösung
mindestens eines Schaltelementes der Schalteinheit verwendet, so kann dadurch angezeigt
werden, ob eine Zuhaltung vorliegt oder nicht.
[0006] Die Betätigung der Schaltelemente durch den Magnetkraftantrieb erweist sich oft als
schwierig, da in der Regel große Schaltwege notwendig sind. Zudem ist es wünschenswert
sechs oder mehrpolige Schalter unter Einsatz von Standardschaltelementen zu verwenden,
wobei eine entsprechende Schaltkraft aufgebracht werden muss, die durch die Ansteuerung
und Speisung der Magnetkraftantriebe über einen ASI-Bus ohne zusätzliche Spannungsversorgung
gewährleistet werden muss. Lediglich eine getrennte Betätigung von in Reihe angebrachten
Schaltelementen mit Standard-Schaltelementen ist geeignet diesen Nachteil zu vermeiden,
ähnlich wie bei Kreuzhebelschalter. In den meisten Fällen werden Spulen höherer Leistungen
zwingend erforderlich, da die notwendigen Magnetkräfte nur über eine entsprechend
hohe Stromabnahme zu realisieren sind.
[0007] Beim Sperren des Betätigers durch den Magnetkraftantrieb muss die Zuhaltung aus Sicherheitsgründen
gewährleistet sein. Hierzu ist es oft gewünscht den Betätiger im gesteckten Zustand
nur bei bestromter Spule zu sperren. Ist die Spule nicht bestromt, so löst der Positionsschalter
die Arretierung. Dies ist beispielsweise bei einem Stromausfall sinnvoll, bei dem
der Sicherheitsbereich auch bei nicht vorhandener Stromversorgung erreichbar bleiben
soll. Es kann auch der umgekehrte Fall relevant sein, bei dem die verriegelnde Zuhaltung
bei nicht bestromter Spule den Betätiger im gesteckten Zustand arretiert. Dies bewirkt
in Abhängigkeit von der Anwendung das genaue Gegenteil, nämlich der Sicherheitsbereich
ist auch bei Stromausfall nicht zugänglich. Diese letzte Variante ist beispielsweise
dann sinnvoll, wenn die Gefahr von nachlaufenden elektrischen Geräten herrührt oder
von Gefahren, die nicht von Strom betriebenen Maschinen, Geräten oder Anlagen herrühren.
Die Zuhaltung des Positionsschalters muss weiterhin gewährleisten, dass eine Verriegelung
bei nicht gestecktem Betätiger und eine Entriegelung des Betätigers im gesteckten
Zustand sicher verhindert wird.
[0008] Aus
EP 1 533 826 A1 bzw
FR 2 692 648 A1 ist jeweils ein Positionsschalter bekannt, der einen Zuhaltemechanismus aufweist.
Die Zuhaltung arbeitet mit einem Sperrrad und einem Sperrelement, die mit einer Vielzahl
von Bauteilen miteinander mechanisch verbunden sind.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Positionsschalter anzugeben, der
einen sicheres Schaltverhalten und eine bauteilarme Struktur aufweist.
[0010] Die Aufgabe wird bei einem Positionsschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
dass der Stößel in Betriebsposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche des ersten Sperrelementes
und in Ruheposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche des zweiten Sperrelementes vorgesehen
ist.
[0011] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine krafttechnische Separation
der Mechanismen für das Betätigen (durch den Betätiger) und das Sperren (durch die
Zuhaltung) vorteilhaft ist. Folglich sind die sog. Betätiger-Betätigten-Schaltelemente,
im folgenden auch Betätigerschaltelemente genannt, krafttechnisch komplett vom Antrieb,
insbesondere dessen Anker, separiert. Die Verriegelung der Zuhaltung erfolgt ausschließlich
über den Antrieb mittels Magnet- bzw. Federkraft.
[0012] Erfindungsgemäß weist der Positionsschalter einen Stößel auf, der von einem zweiten
rotierbaren Sperrelement zur Blockierung eines ersten rotierbaren Sperrelements verwendbar
ist. Das erste rotierbare Sperrelement, beispielsweise ein Schaltrad, ist im blockierten
Zustand zur Arretierung eines Betätigers vorgesehen. Sind das erste Sperrelement bzw.
der Betätiger blockiert, so befindet sich der Positionsschalter in Betriebsposition
mit geschlossener Zuhaltung. Auch bei offener Zuhaltung wird der Stößel aufgrund einer
Federkraftwirkung in eine Betriebsposition gezwungen,wobei der Stößel durch die Federkraft
an eine Wirkfläche des ersten Sperrelementes angelagert wird. Die Anlagerung bewirkt,
dass über die Wirkfläche eine kraftschlüssige Blockierung der Rotationsbewegung des
ersten Sperrelementes durch den Stößel erzielt werden kann. Dies ist nur im gesteckten
Zustand des Betätigers bzw. in einer entsprechenden Position des ersten Sperrelementes
möglich und führt lediglich zu der kraftschlüssigen Blockierung des ersten Sperrelementes,
wobei die kraftschlüssige Blockierung durch eine Rotation des ersten Sperrelementes,
insbesondere durch eine Bewegung des Betätigers aufhebbar ist. Befindet sich der Betätiger
nicht im Positionsschalter, so verbleibt der Stößel in Ruheposition und kann nicht
an die Wirkfläche des ersten Sperrelementes angelagert werden. Stattdessen ist der
Stößel in der Ruheposition an eine Wirkfläche des zweiten Sperrelementes angelagert
und sperrt dieses in einer ähnlichen Weise wie der Stößel das erste Sperrelement in
Betriebsposition blockiert, wenn durch das zweite Sperrelement ein Formschluss mit
dem Stößel herbeigeführt wurde. Aufgrund der formschlüssigen Verriegelung ist eine
Bewegung, insbesondere eine Entfernung, des Betätigers aus dem Positionsschalter nicht
möglich. Eine Sperrung durch die Zuhaltung ist in der Ruheposition folglich aufgrund
der Blockierung des zweiten rotierbaren Sperrelementes ebenfalls nicht möglich. Die
Zuhaltung kann nur aktiviert werden, wenn der Stößel in Betriebsposition blockierbar
ist, und das zweite Sperrelement hierfür rotierbar ist. Dies kann beispielsweise durch
einen Magnetkraftantrieb erfolgen. Bei geschlossener Zuhaltung ist weder der Betätiger,
das erste rotierbare Sperrelement, noch der Stößel bewegbar. Allerdings bleibt das
zweite Sperrelement im mechanischen Wirkzusammenhang mit einem Antrieb bewegbar, insbesondere
rotierbar. Das erste Sperrelement ist zur Bewegung durch den Betätiger und das zweite
Sperrelement zur Bewegung durch den Antrieb vorgesehen.
[0013] Als vorteilhaft erweisen sich hierbei Schalteinheiten, die durch den Betätiger ausgelöst
werden können, ohne gleichzeitig mit dem Magnetkern oder mit geteilten Kernen krafttechnisch
verbunden zu sein, wodurch eine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften des
Positionsschalters durch die Betätigung vermieden wird. Durch die Separation des Ankers
vom Betätigungsmechanismus der Schalteinheit ist es weiter möglich, kräftigere Magnete
bei gleichem Bauraum und elektrischer Einspeisung einzusetzen.
Alternativ kann eine kleinere schmale Bauform des Positionsschalters umgesetzt werden.
Aus dem gleichen Grund ist auch der Einsatz von Sprungschaltelementen als Betätigerschaltelemente
möglich. Große Betätigungswege der Betätigerschaltelemente stellen kein Problem mehr
dar und zudem kann eine große Pol- bzw. Kontaktanzahl mittels einer Verwendung von
mindestens zwei Schalteinheiten verwendet werden.
[0014] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform mit in Reihe angebrachten Schaltelementen
ist eine kleine schmale Bauform des Positionsschalters mit hoher Polanzahl und kleiner
Spule realisierbar. Eine höhere Variationsmöglichkeit ergibt sich auch für die Spule,
die leistungsfähiger, einfacher bzw. kostengünstiger ausgelegt werden kann.
[0015] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden Standardschaltelemente eingesetzt,
die aufgrund der Trennung der beiden Kraftflüsse vom Betätiger und vom Magnetkraftantrieb
verwendbar werden. Zudem ist die Mechanik ebenfalls aus einfachen Teilen ausführbar,
da der Betätigermechanismus von dem Antrieb abgekoppelt ist. Der Einsatz verschiedener
Schaltelemente ist ebenfalls aus dem gleichen Grund unkritisch (zweipolig, dreipolig
etc.).
[0016] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zuhaltekraft des Positionsschalters
bei nicht verriegeltem Betrieb über die Stößelfeder einstellbar. Diese Zuhaltekraft
ist folglich auch unabhängig von den Antriebseigenschaften.
[0017] Vorteilhafterweise ist das zweite Sperrelement des Positionsschalters mittels eines
Federkraftantriebes oder Magnetkraftantriebes bewegbar, insbesondere rotierbar, damit
das zweite Sperrelement nicht fest mit dem Stößel verbunden werden muss. Dies verbessert
weiter die Separation des Betätigungsmechanismus zum Betätigen der Schalteinheit vom
Zuhaltemechanimus und insbesondere dessen Antrieb.
[0018] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform führt die formschlüssige Verbindung des zweiten
Sperrelementes mit einem Element des Federkraftantriebes oder des Magnetkraftantriebes
zu einer sehr sicheren Verbindung bzw. sicheren Sperrung des Positionsschalters.
[0019] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weisen das erste und zweite Sperrelement
mindestens eine Wirkfläche in beispielsweise einer Ausnehmung zur teilweisen Aufnahme
des Stößels auf. Die Ausnehmung dient der sicheren mechanischen Verbindung und kann
beispielsweise senkrecht zur Rotationsbewegung oder der Rotationsbewegung entgegengesetzt
oder jede Kombination dieser Richtungen unterstützen. Eine Ausnehmung verhindert das
Abgleiten des Stößels beispielsweise bei größerer nichtbetriebsgemäßer Krafteinwirkung.
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Wirkfläche als Anschlag für den Stößel
vorgesehen sein.
[0020] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Positionsschalter mindestens eine
Schalteinheit mit mindestens einem Schaltelement auf. Eine Schalteinheit ist beispielsweise
durch den Zuhalteantrieb auslösbar und eine weitere Schalteinheit durch die Betätigung
des Positionsschalters mittels des Betätigers. Beide Schalteinheiten können hierbei
eine Mehrzahl von Polen bzw. Kontakten aufweisen, die bei Auslösung entsprechend kontaktiert
bzw. dekontaktiert werden.
[0021] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die formschlüssige Verbindung zwischen
Stößel und der Schalteinheit eine im Wesentlichen winkeleisenähnliche Form auf, um
essentielle Bauteile des Positionsschalters krafttechnisch zu umgehen.
[0022] Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind
der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0023] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
- FIG 1
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden Positionsschalters
in Ruhestellung,
- FIG 2
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden Positionsschalters
in Betriebsstellung mit geöffneter Zuhaltung,
- FIG 3
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden Positionsschalters
in Betriebsstellung mit geschlossener Zuhaltung,
- FIG 4
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Federkraft verriegelden Positionsschalters
in Ruhestellung,
- FIG 5
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Federkraft verriegelden Positionsschalters
in Betriebsstellung mit geöffneter Zuhaltung,
- FIG 6
- eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Federkraft verriegelden Positionsschalters
in Betriebsstellung mit geschlossener Zuhaltung,
- FIG 7
- Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Positionsschalters ohne Deckel,
- FIG 8
- geschnittene Frontansicht des Ausführungs- beispiels aus FIG 7 und
- FIG 9
- perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels aus FIG 7.
[0024] FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden
Positionsschalters in Ruhestellung. Magnetkraftverriegelung bedeutet, dass die tatsächliche
Verriegelungsbewegung von einer Magnetkraft ausgeführt wird, die einer Federkraft
entgegengesetzt ist. Die Ruhestellung des Positionsschalters ist ein Zustand, der
dem Nicht-Betrieb einer gefahrenbehafteten Maschine entspricht, bei dem der Sicherheitsbereich
gefahrlos betreten werden kann. Beispielsweise wäre eine Sicherheitstüre im offenen
Zustand, da der Betätiger 2 an der Sicherheitstüre, - also außerhalb des Positionsschalters
- angebracht sein müßte. In Ruhestellung ist ein erstes rotierbares Sperrelement 3,
welches als Schaltrad ausgeführt ist, frei beweglich und zur Aufnahme des Betätigers
2 bereit.
[0025] Ein Stößel 1 liegt in Ruhestellung in einem zweiten rotierbaren Sperrelement 5 ein.
Das zweite rotierbare Sperrelement 5 hat hierfür eine Ausnehmung 11, bzw. darin Wirkflächen
vorgesehen. Dadurch dass der Stößel 1 in der Ausnehmung 11 einliegt, ist das zweite
rotierbare Sperrelement 5 formschlüssig blockiert. In diesem Zustand ist eine Rotation
des zweiten Sperrelementes 5 durch eine Krafteinwirkung eines Antriebes (nicht gezeigt)
über ein Übertragungsblech 10 (Element des Antriebes) und eine für dieses vorgesehene
Ausnehmung 7 nicht möglich. Eine etwaige Kraftwirkung auf das Übertragungsblech 10
nach unten, kann aufgrund des Formschlusses des Stößels 1 mit dem zweiten Sperrelement
5 keine Bewegung erzielen. Eine Aktivierung der Zuhaltung, das heißt ein Sperren des
Positionsschalters ist in diesem Zustand nicht möglich.
[0026] Der Betätiger 2 ist in den Positionsschalter einführbar und verursacht dabei eine
Rotationsbewegung des ersten rotierbaren Sperrelementes 3 und wird nach der Bewegung
im ersten rotierbaren Sperrelement 3 verankert. Nach dem Erreichen der Endposition
des Betätigers 2 befindet sich der Positionsschalter im Betriebszustand.
[0027] FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden
Positionsschalters in Betriebsstellung mit geöffneter Zuhaltung. Eine Feder 13 ist
in diesem Zustand in der Lage, den Stößel 1 in eine Ausnehmung 6 des ersten rotierbaren
Sperrelementes 3 zu drücken. Dies blockiert die Rotationsbewegung des ersten rotierbaren
Sperrelementes 3 kraftschlüssig. Aufgrund der vorgesehenen Länge für den Stößel 1
entzieht sich dieser völlig der Wirkfläche der Ausnehmung 11 und erlaubt eine Rotation
des zweiten Sperrelementes 5 d.h. eine Aktivierung der Zuhaltung. Bei blockiertem
erstem Sperrelement 3 ist das zweite Sperrelement 5 rotierbar.
[0028] Im gezeigten Zustand drückt die Federkraft das Übertragungsblech 10 an einen Anschlag
(nicht gezeigt) und definiert so eine obere Endposition des Übertragungsblechs 10.
Eine Magnetkraft des Antriebes ist in diesem Zustand nicht erforderlich.
[0029] FIG 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden
Positionsschalters in Betriebsstellung mit geschlossener Zuhaltung.
[0030] Nach der Abwärtsbewegung des Übertragungsbleches 10 nach einer Bestromung einer Spule
des Magnetkraftantriebes rotiert das zweite rotierbare Sperrelement 5, von der Magnetkraft
über das Übertragungsblech 10 getrieben, im Uhrzeigersinn, so dass die Ausnehmung
11, sowie deren Wirkfläche, vom Stößel 1 nicht mehr erreichbar sind. Zusätzlich wird
dem Stößel 1 die Bewegungsfreiheit durch den Formschluss des zweiten rotierbaren Sperrelementes
5 entzogen. Der Stößel 1 ist, wie auch das erste rotierbare Sperrelement 3, blockiert.
[0031] Vorteilhafterweise wird die Abwärtsbewegung des Übertragungsbleches 10 bei Stromausfall
durch die fehlende Magnetkraft verhindert, so dass der Positionsschalter bei Stromausfall
stets in die Ruhestellung überführbar ist. Damit bleibt der Gefahrenbereich auch bei
Stromausfall zugänglich.
[0032] FIG 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Federkraft verriegelden
Positionsschalters in Ruhestellung. Die Zuhaltung entspricht im Wesentlichen der in
FIG 1 gezeigten Zuhaltung. Der Unterschied besteht darin, dass das Übertragungsblech
10 in der Ausnehmung 8 einliegt und einer die Federkraft überwindenden Magnetkraft
unterliegt und damit in eine untere Endposition gezogen wird, wie sie beispielsweise
durch den Anschlag an ein Joch oder an ein anderes Bauteil realisiert werden kann.
[0033] FIG 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Federkraft verriegelden
Positionsschalters in Betriebsstellung mit geöffneter Zuhaltung.
[0034] Ähnlich wie bereits in FIG 2 ist der Positionsschalter in den Betriebszustand versetzt
worden. Der Stößel 1 gibt durch seine Aufwärtsbewegung das zweite rotierbare Sperrelement
5 für eine Rotationsbewegung frei. Das Übertragungsblech 10 bewegt sich nicht nach
oben, da die Magnetkraft stärker ist als die Federkraft. Die Bewegung des zweiten
rotierbaren Sperrelementes 5 im Uhrzeigersinn ist in diesem Ausführungsbeispiel in
diesem Zustand nicht gewollt.
[0035] FIG 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuhaltung eines Magnetkraft verriegelden
Positionsschalters in Betriebsstellung mit geschlossener Zuhaltung.
[0036] Um die Zuhaltung auszulösen, wird der Magnetkraftantrieb (nicht gezeigt) heruntergefahren
oder deaktiviert, wobei die formschlüssige Verbindung mit einem Anker zu einer Aufwärtsbewegung
des Übertragungsbleches 10 mittels der dominierenden Federkraft führt.
[0037] FIG 7 und 8 zeigen eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Positionsschalters
ohne Deckel, wobei der Positionsschalter in FIG 8 geschnitten gezeigt ist.
[0038] Der Positionsschalter ist zur Verwendung mit einem getrennten Betätiger (nicht gezeigt)
vorgesehen. Ein wichtiges Bauteil der Zuhaltung des Positionsschalters ist das zweite
Sperrelement 20, welches rotierbar im Positionsschalter befestigt ist. Das zweite
Sperrelement 20 ist durch den Stößel 21 in Kombination mit einem ersten Sperrelement
22 blockierbar und durch den Magnetantrieb 34 mittels eines Betätigungsbleches 23
bewegbar.
[0039] Der gezeigte Zustand des Positionsschalters entspricht dem Betriebszustand bei verriegelter
Zuhaltung. Das zweite Sperrelement 20 ist im Betriebszustand, d.h. beispielsweise
beim Betrieb der Gefahren implizierenden Maschine, durch eine Aktivierung des Magnetantriebs
34 über das Betätigungsblech 23 rotiert und in Verriegelungsstellung gebracht worden.
Der Stößel 21 ist in dieser Stellung des zweiten Sperrelementes 20 nicht in Lage vor
dem ersten Sperrelement 22 zurückzuweichen, falls es über den Betätiger rotiert würde,
zumal es am oberen Ende am ersten Sperrelement 22 anliegt.
Vorteilhaft ist der Umstand, dass dem ersten Sperrelement 22 lediglich Betätigungsfunktionen
(betätigt und unbetätigt) hinsichtlich des Schaltelements 28 zugeordnet sind und dem
zweiten Sperrelement 20 Zuhaltefunktionen (verriegelt und entriegelt), wobei beide
Sperrelemente 20, 22 von dem jeweils anderen Sperrelement 20, 22 in einer Position
verriegelbar sind. Durch die Funktionsaufteilung ist es möglich eine Vielzahl anderer
Bauteile einzusparen, die unnötige Reibungsverluste und Kosten verursachen würden.
[0040] Vorteilhaft ist auch der Kraftweg im verriegelten Zustand bei unsachgemäßer Handhabung
des (blockierten) Betätigers. Bei einem Versuch den Betätiger im blockierten Zustand
zu entfernen wird wegen des Formschlusses eine Kraft vom Betätiger über den Stößel
21 auf das zweite Sperrelement 20 übertragen. Vorteilhaft ist, dass die Kraft senkrecht
zur Drehachse des zweiten Sperrelementes 20 gerichtet ist und somit unmittelbar abgefangen
wird und nicht eine Kraftkomponente auf ein möglicherweise bruch- oder biegeanfälliges
Bauteil umgeleitet wird.
[0041] Weiter weist der Positionsschalter zwei Schalteinheiten 28, 32 auf, wobei die linke
Schalteinheit 28 mittels eines weiteren Betätigungsbleches 30, welches einerseits
mit dem Stößel 21 und der linken Schalteinheit 28 mittels des Fußes 31 verbunden ist,
wobei der Fuß 31 an das Betätigungsblech 30 angeformt ist. Das Betätigungsblech 30
ist ein flächiges, gewinkeltes Bauteil, welches zur räumlichen Umgehung, insbesondere
des Magnetantriebes 34, vorgesehen ist.
[0042] Die rechte Schalteinheit 32 ist mit dem Anker 24 des Magnetantriebs 34 formschlüssig
verbunden. Somit ist die linke Schalteinheit 28 zur Erkennung des Betriebszustandes
des Positionsschalters vorgesehen, da diese durch den Stößel 21 bzw. durch den getrennten
Betätiger formschlüssig auslösbar ist, wobei formschlüssig bedeutet, dass aufgrund
der Formen der Bauteile ein Kraftweg sichergestellt ist. Zudem ist die rechte Schalteinheit
32 in direkter Wirkverbindung mit dem Magnetantrieb 34, so dass ebenfalls festgestellt
werden kann, ob eine Zuhaltung bzw. eine Verriegelung mittels der Zuhaltung umgesetzt
ist oder nicht. Die zuvor genannten Zustände sind folglich mittels der entsprechenden
Stromkreise abfragbar.
[0043] Der Magnetantrieb 34 weist eine erste Spule, in Form der Spule 25 auf, und einen
dazu gehörigen Anker 24 mit einem Haltelement 29 auf. Das Halteelement 29 ist flächig
ausgeführt und zum mechanischen Kontaktieren des Außenjochs 26 und des Innenjochs
33 vorgesehen. Der Anker 24 ist in Ruhestellung, wenn das Halteelement 29 am Außenjoch
26 anliegt bzw. in Verriegelungsstellung, wenn das Halteelement 29 am Innenjoch 33
anliegt.
[0044] Die Betätigungsbleche 23, 30 werden vorteilhafterweise winkeleisenähnlich ausgelegt,
das heißt flächig mit Biegekanten, wodurch ein Umgehen des mechanischen Bauteils um
wichtige Bestandteile des Positionsschalters möglich wird. So umgeht insbesondere
das Betätigungsblech 30 den zentral angebrachten Magnetantrieb 34, um mit dessen Fuß
31 die linke Schalteinheit 28 zu bedienen.
[0045] FIG 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels aus FIG
7, wobei insbesondere die linke 28 und rechte Schalteinheit 32 sowie der Magnetantrieb
34 deutlich hervortreten.
[0046] Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Positionsschalter mit einem Stößel,
wobei der Stößel mittels eines Betätigers über ein erstes rotierbares Sperrelement
von einer Ruheposition in eine Betriebsposition bewegbar ist und mit einem zweiten
rotierbaren Sperrelement zur Blockierung des ersten rotierbaren Sperrelements mittels
des Stößels. Es wird ein Positionsschalter angegeben, der eine Trennung des Betätigungsmechanismus
für eine Schalteinheit und den Zuhaltemechanismus voneinander vorsieht und dabei eine
sichere Zuhaltung gewährleistet, die mit einer geringen Bauteilanzahl auskommt. Der
Stößel ist hierbei in Betriebsposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche des ersten
rotierbaren Sperrelementes und in Ruheposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche des
zweiten rotierbaren Sperrelementes vorgesehen. Das erste Sperrelement ist in der Lage,
das zweite Sperrelement mittels des Stößels zu blockieren und umgekehrt.
1. Positionsschalter mit einem Stößel (1,21), wobei der Stößel (1,21) mittels eines Betätigers
(2) über ein erstes rotierbares Sperrelement (3,22) von einer Ruheposition in eine
Betriebsposition bewegbar ist, und mit einem zweiten rotierbaren Sperrelement (5,20)
zur Blockierung des ersten rotierbaren Sperrelements (3,22) mittels des Stößels (1,
21), wobei der Stößel (1,21) in Betriebsposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche
des ersten Sperrelementes (3,22) und in Ruheposition zur Anlagerung an eine Wirkfläche
des zweiten Sperrelementes (5,20) vorgesehen ist.
2. Positionsschalter nach Anspruch 1, wobei das erste rotierbare Sperrelement (3,22)
zur Blockierung des zweiten rotierbaren Sperrelementes (5,20) mittels des Stößels
(1,21) vorgesehen ist und zugleich das blockierende Sperrelement (3, 5) bewegbar ist.
3. Positionsschalter nach einem der Ansprüche 1, oder 2, wobei das erste Sperrelement
(3,22) in der Betriebsposition des Stößels (1,21) blockiert ist.
4. Positionsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Sperrelement
(5,20) in der Ruheposition des Stößels (1,21) blockiert ist.
5. Positionsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Sperrelement
(5,20) mittels eines Federkraftantriebes oder Magnetkraftantriebes bewegbar, insbesondere
rotierbar, ist.
6. Positionsschalter nach Anspruch 5, wobei das zweite Sperrelement (5,20) formschlüssig
mit einem Element (10, 23) des Federkraftantriebes oder des Magnetkraftantriebes verbunden
ist.
7. Positionsschalter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das zweite Sperrelement
(5,20) mit dem Stößel (1,21) in Betriebsposition bei Aktivierung des Federkraftantriebes
oder des Magnetkraftantriebes zur Blockierung und Freigabe des ersten Sperrelements
(3,22) vorgesehen ist.
8. Positionsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und zweite
Sperrelement (3, 5, 20, 23) mindestens eine Wirkfläche in mindestens einer Ausnehmung
(6, 11) zur teilweisen Aufnahme des Stößels (1,21) aufweisen und/oder mindestens eine
Wirkfläche als Anschlag für den Stößel (1,21) vorgesehen ist.
9. Positionsschalter, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betätiger (2)
bei Blockierung des ersten Sperrelementes (3,22) im Positionsschalter arretiert ist.
10. Positionsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Positionsschalter
mindestens eine Schalteinheit (28, 32) aufweist, die mindestens ein Schaltelement
enthält, wobei eine Kontaktierung mindestens eines Kontaktes des Schaltelementes in
Abhängigkeit von der Position des Stößels (1,21) formschlüssig änderbar ist.
11. Positionsschalter nach Anspruch 10, wobei eine formschlüssige Verbindung zwischen
Stößel (1,21) und der Schalteinheit (28, 32) eine im Wesentlichen winkeleisenähnliche
Form aufweist.
12. Positionsschalter nach einem Ansprüche 10 oder 11, wobei die Schalteinheit (28, 32)
mindestens ein Schaltelement zur Betätigung durch den Betätiger (2) und/oder ein Schaltelement
zur Betätigung durch den Federkraftantrieb oder den Magnetkraftantrieb aufweist.
1. Position switch with a plunger (1, 21), wherein the plunger (1, 21) can be moved by
means of an actuator (2) from a rest position to an operating position by means of
a first rotatable locking element (3, 22), and with a second rotatable locking element
(5, 20) to block the first rotatable locking element (3, 22) by means of the plunger
(1, 21), wherein the plunger (1, 21) is designed to contact an active surface of the
first locking element (3, 22) in the operating position and to contact an active surface
of the second locking element (5, 20) in the rest position.
2. Position switch according to Claim 1, wherein the first rotatable locking element
(3, 22) is provided for blocking the second rotatable locking element (5, 20) by means
of the plunger (1, 21) and, at the same time, the blocking locking element (3, 5)
is movable.
3. Position switch according to either of Claims 1 or 2, wherein the first locking element
(3, 22) is blocked in the operating position of the plunger (1, 21).
4. Position switch according to one of the preceding claims, wherein the second locking
element (5, 20) is blocked in the rest position of the plunger (1, 21).
5. Position switch according to one of the preceding claims, wherein the second locking
element (5, 20) can be moved, in particular rotated, by means of a spring force drive
or solenoid power drive.
6. Position switch according to Claim 5, wherein the second locking element (5, 20) is
positively connected to an element (10, 23) of the spring force drive or solenoid
power drive.
7. Position switch according to either of Claims 5 or 6, wherein the second locking element
(5, 20) with the plunger (1, 21) is provided for blocking and releasing the first
locking element (3, 22) in the operating position when the spring force drive or solenoid
power drive is activated.
8. Position switch according to one of the preceding claims, wherein the first and second
locking element (3, 5, 20, 23) have at least one active surface in at least one recess
(6, 11) for partially accommodating the plunger (1, 21), and/or at least one active
surface is provided as a stop for the plunger (1, 21).
9. Position switch according to one of the preceding claims, wherein the actuator (2)
is latched in the position switch when the first locking element (3, 22) is blocked.
10. Position switch according to one of the preceding claims, wherein the position switch
has at least one switch unit (28, 32), which contains at least one switch element,
wherein a making of at least one contact of the switch element can be positively changed
depending on the position of the plunger (1, 21).
11. Position switch according to Claim 10, wherein a positive connection between plunger
(1, 21) and the switch unit (28, 32) has a substantially angle-iron-like shape.
12. Position switch according to one of Claims 10 or 11, wherein the switch unit (28,
32) has at least one switch element for actuation by means of the actuator (2) and/or
a switch element for actuation by means of the spring force drive or the solenoid
power drive.
1. Interrupteur de position avec un poussoir (1, 21), le poussoir (1, 21) pouvant être
déplacé au moyen d'un actionneur (2) par l'intermédiaire d'un premier élément de blocage
rotatif (3, 22) pour passer d'une position de repos à une position de service, et
avec un deuxième élément de blocage rotatif (5, 20) pour bloquer le premier élément
de blocage rotatif (3, 22) au moyen du poussoir (1, 21), le poussoir (1, 21) étant
prévu pour venir en butée sur une surface active du premier élément de blocage (3,
22) en position de service et pour venir en butée sur une surface active du deuxième
élément de blocage (5, 20) en position de repos.
2. Interrupteur de position selon la revendication 1, le premier élément de blocage rotatif
(3, 22) étant prévu pour bloquer le deuxième élément de blocage rotatif (5, 20) au
moyen du poussoir (1, 21) et l'élément de blocage bloquant (3, 5) étant en même temps
déplaçable.
3. Interrupteur de position selon l'une des revendications 1 ou 2, le premier élément
de blocage (3, 22) étant bloqué dans la position de service du poussoir (1, 21).
4. Interrupteur de position selon l'une des revendications précédentes, le deuxième élément
de blocage (5, 20) étant bloqué dans la position de repos du poussoir (1, 21).
5. Interrupteur de position selon l'une des revendications précédentes, le deuxième élément
de blocage (5, 20) pouvant être déplacé, et pouvant plus particulièrement subir un
mouvement de rotation, au moyen d'un entraînement élastique ou d'un entraînement magnétique.
6. Interrupteur de position selon la revendication 5, le deuxième élément de blocage
(5, 20) étant relié par complémentarité de forme à un élément (10, 23) de l'entraînement
élastique ou de l'entraînement magnétique.
7. Interrupteur de position selon l'une des revendications 5 ou 6, le deuxième élément
de blocage (5, 20) avec le poussoir (1, 21) en position de service à l'activation
de l'entraînement élastique ou de l'entraînement magnétique étant prévu pour bloquer
ou débloquer le premier élément de blocage (3, 22).
8. Interrupteur de position selon l'une des revendications précédentes, le premier et
le deuxième élément de blocage (3, 5, 20, 23) présentant au moins une surface active
dans au moins un évidement (6, 11) pour loger partiellement le poussoir (1, 21) et/ou
au moins une surface active étant prévue en tant que butée pour le poussoir (1, 21).
9. Interrupteur de position selon l'une des revendications précédentes, l'actionneur
(2) pouvant être fixé dans l'interrupteur de position au blocage du premier élément
de blocage (3, 22).
10. Interrupteur de position selon l'une des revendications précédentes, l'interrupteur
de position comportant au moins une unité de commutation (28, 32) qui contient au
moins un élément de commutation, une connexion avec au moins un contact de l'élément
de commutation pouvant être modifiée avec complémentarité de forme en fonction de
la position du poussoir (1, 21).
11. Interrupteur de position selon la revendication 10, une liaison par complémentarité
de forme entre le poussoir (1, 21) et l'unité de commutation (28, 32) présentant une
forme sensiblement similaire à une cornière.
12. Interrupteur de position selon l'une des revendications 10 ou 11, l'unité de commutation
(28, 32) comportant au moins un élément de commutation pour actionnement par l'actionneur
(2) et/ou un élément de commutation pour actionnement par l'entraînement élastique
ou l'entraînement magnétique.
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