Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Unfallschutzvorrichtung an einer Maschine mit einem solchen Schalter.
Ein Schalter der erwähnten Art ist aus der US-A-2 471 841 bekannt. In der Ruhelage unterbricht er einen Stromkreis und schliesst ihn in der Arbeitslage. Zudem könnte er die Anforderung an einen Sicherheitsschalter, der Bedienungspersonen einer Maschine vor Unfällen schützen soll, auch nicht erfüllen, weil die Schaltwege nicht klein genug und nicht konstant sind. Des weiteren schaltet er nur, wenn der Kraftangriff in bestimmten Richtungen erfolgt.
Aus der US-A-4 394 548 ist weiter ein Schalter bekannt mit einer Betätigungsnocke an einer Tellerscheibe, die einen Kontaktring trägt. In der Ruhelage der Tellerscheibe 54 sind die Kontakte unterbrochen und nur in verschiedenen ausgewählten Arbeitslagen geschlossen. Durch Kippen der Tellerscheibe können die Kontakte einzeln oder paarweise durch den Kontaktring in Verbindung gebracht werden. Bei achsialem Druck können noch zwei weitere Kontakte geschlossen werden. Die Tellerscheibe ist an vier vertikalen, im Querschnitt rechteckigen Führungen geführt, welche sie mit entsprechenden Ausnehmungen seitlich umgreift. Damit bei dieser Lagerung der Tellerscheibe Schwenkbewegungen der Betätigungsnocke in acht verschiedenen Richtungen möglich sind, ist ein vergleichsweise grosses Spiel zwischen den Ausnehmungen an der Tellerscheibe einerseits und den Führungen anderseits erforderlich. Damit sind aber konstante, kleine Schaltwege nicht gewährleistet, weshalb ein solcher Schalter für Sicherheitszwecke ausscheidet.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Schalter zu schaffen, dessen Betätigungsorgan aus einer Vielzahl verschiedener Richtungen beaufschlagt werden kann, um die Schalterfunktion zwangsläufig und bei stets gleichen Schaltwegen auszuführen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Wird ein erfindungsgemässer Schalter in einer Unfallschutzvorrichtung gemäss Anspruch 4 angeordnet bzw. die Stange z.B. mit geringem Abstand vor dem Einlaufspalt eines Walzenpaares einer Druckmaschine angeordnet, bedarf es nur einer geringsten Verschiebung der Stange, um den Stromkreis zu unterbrechen. Wird beispielsweise ein Finger zwischen eine Walze und die Stange geschoben, übersetzt sich der Verschiebeweg der Stange beim Finger proportional zum Abstand vom Schalter, so dass dieser praktisch momentan den Stromkreis unterbricht und die Maschine abschaltet. Wird die Schutzvorrichtung entsprechend dem Anspruch 4 ausgestaltet, ergibt sich der genannte Übersetzungseffekt an jeder Stelle der Stange, so dass die Schutzvorrichtung praktisch in jeder gewünschten Empfindlichkeit ausgeführt werden kann.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Auf einem rotationssymmetrischen Grundkörper 1 mit einem Aussengewinde 2 ist ein Gehäusemantel 3 mit einer Durchbrechung 4 aufgeschraubt. Grundkörper 1 und Gehäusemantel 3 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material. Im Grundkörper 1 sitzt axial ein Kontaktstift 5, der bei 6 an einen Stromkreis anschliessbar ist. Der Grundkörper 1 bildet ein ebenes Auflager 7, das vom freien Ende 8 des Kontaktstiftes 5 überragt wird. Der Gehäusemantel 3 ist mit einer zylindrischen Innenfläche 9 versehen innerhalb der ein scheibenförmiger Teil 10 des beweglichen Kontaktes 11 gelagert ist. Die periphere Fläche des scheibenförmigen Teils 10 ist im Querschnitt kreisförmig gerundet, wobei der Radius R mindestens näherungsweise gleich im Durchmesser des Teiles 10 ist. Der Teil 10 liegt zudem mit geringem Spiel im Gehäusemantel 3, so dass er in der in Fig. 2 gezeigten Weise verschwenkt werden kann. Weiter weist er auf der dem Auflager 7 zugewandten Seite einen kreisförmigen Rand 12 auf, der seinerseits in einer zum Auflager 7 parallelen Ebene liegt. Axial an den scheibenförmigen Teil 10 des beweglichen Kontakts 11 schliesst eine Betätigungsnocke 13 an, deren äusseres Ende kugelig gerundet ist. Der seitliche Abstand zwischen der Betätigungsnocke 13 zur Durchbrechung 4 ist so gross, dass das scheibenförmige Teil 10 in der in Fig. 2 gezeigten Weise verschwenkt werden kann, in der es vom Ende 8 des Kontaktstiftes 5 abgehoben ist. Zwischen dem scheibenförmigen Teil 10 und dem Gehäusemantel 3 ist weiter ein Moosgummiring 14 eingelegt, der beim Festschrauben des Gehäusedeckels 3 auf dem Grundkörper 1 auf Druck vorgespannt wird und das scheibenförmige Teil 10 gegen das Ende 8 des Kontaktstiftes 5 drückt, der als Abstandhalter wirkt, so dass zwischen dem Rand 12 und dem Auflager 7 ein geringfügiger Abstand 15 von wenigen Zehntelmillimetern besteht und ein Stromfluss vom festen zum beweglichen Kontakt 6 bzw. 11 möglich ist. Der feste Kontakt 5 und der bewegliche Kontakt 11 bestehen aus elektrisch leitendem Material. Ist der Schalter mit der Anschlussstelle 6 und dem Betätigungsnocken 13 in einen Stromkreis geschaltet, so bewirkt jede seitliche Kraftkomponente auf den Nocken 13 ein Verschwenken bzw. Kippen des scheibenförmigen Teils 10 entsprechend Fig. 2, wodurch der Rand 12 an einer Stelle mit dem Auflager 7 des isolierenden Grundkörpers 1 zur Anlage kommt, wodurch sich der Teil 10 vom Auflager 7 derart abhebt, dass die Berührung mit dem festen Kontakt 5 aufgehoben (und damit der Stromkreis unterbrochen) wird.
Durch eine Veränderung des Abstandes 15 (in dem man den Kontaktstift 5 nicht oder mehr oder weniger über die Ebene 7 vorstehen lässt) oder der Länge des Betätigungsnockens 13 oder des Durchmessers des scheibenförmigen Teils 10 und der übrigen Schalterteile kann die Empfindlichkeit des Schalters in weiten Grenzen variert werden.
Fig. 3 zeigt eine Verwendung des Schalters nach Fig. 1 und 2 in einer Sicherheitsvorrichtung an einer Druckmaschine. An den Wangen 16 des Maschinenständers sind in symmetrischer Anordnung zwei Schalter befestigt. Diese sind in einem den Maschinenantrieb unterbrechenden Stromkreis 17 angeordnet. Die Betätigungsnocken 13 der beiden Schalter sind durch ein lose darüber geschobenes Rohr 18 miteinander elektrisch leitend verbunden. Das Rohr ist möglichst nahe am Einlaufspalt zwischen Druckwerkwalzen 19 (die obere ist nicht dargestellt) und in paralleler Ausrichtung zu diesen angeordnet.
Die elastische Vorspannung der Moosgummiringe 14 muss dabei so gross sein, dass sich trotz des Gewichtes des Rohres 18 der feste und der bewegliche Kontakt 5 bzw. 11 berühren, bzw. der Rand 12 und der Auflager 7 parallel ausgerichtet sind und dadurch den Stromkreis 17 schliessen. Gelangt nun beispielsweise eine Bedienungsperson mit einem Finger oder einer Hand bei 20 zwischen das Rohr 18 und eine der beiden den Einlaufspalt bildenden Druckwalzen 19, so wird das Rohr 18 leicht von der Druckwalze 19 weg gedrückt, womit die Rohrenden die Betätigungsnocken 13 verschwenken. Da das Rohr 18 an seinen Enden gelenkig an den Betätigungsnocken 13 gelagert ist, erzeugt die bei "Z" auftretende Verschiebung des Rohres 18 entsprechend den Abständen zu den Betätigungsnocken 13 (Rohrenden) eine Übersetzungswirkung, was ein praktisch momentanes Unterbrechen des Stromkreises wenigstens bei einem der beiden Schalter ermöglicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 bezeichnen gleiche Ziffern gleiche oder äquivalente Teile wie im Beispiel nach den Fig. 1 bis 3.
Ein Gehäusekörper 20 ist mit einem Sackloch 21 versehen, das eine zylindrische Innenfläche 9ʹ bildet. In diesem ist der bewegliche Kontakt 11ʹ angeordnet, dessen scheibenförmiges Teil 10ʹ stirnseitig eine elektrisch leitende Schicht aufweist. Die seitlich hochgezogenen Ränder des Teils 10ʹ sind gerundet, wobei der Rundungsradius Rʹ mindestens angenähert gleich seinem Durchmesser ist. Der dem Auflager 7ʹ des Sackloches 21 zugewandte Rand 12ʹ des Teils 10ʹ liegt ebenfalls in einer Ebene. Der bewegliche Kontakt 11ʹ weist auf der dem Rand 12ʹ abgewandten Seite eine Ringschulter auf, die in Berührung mit einem auf Druck vorgespannten Moosgummiring 14ʹ steht, der sich seinerseits gegen eine von einem Sprengring 22 gehaltene Ringscheibe 23 abstützt. Der Sprengring 22 sitzt in einer in die zylindrische Innenfläche offenen Ringnut. Der bewegliche Kontakt 11ʹ erstreckt sich durch den Moosgummiring 14ʹ, die Ringscheibe 23 und den Sprengring 22 nach aussen und bildet eine gelenkpfannenartige Betätigungsnocke 24 mit einer kreisrunden Zugangsöffnung, die durch eine Ringrippe 25 mit gerundetem Querschnitt begrenzt ist. Wird (wie beim Anwendungsbeispiel nach Fig. 3) ein Rohr 18ʹ mit einem Ende in die Betätigungsnocke 24 geschoben, kann der bewegliche Kontakt 11ʹ allseits verschwenkt werden, wobei der Moosgummiring 14ʹ eine Rückstellkraft erzeugt, die den Rand 12ʹ parallel zum Auflager 7ʹ ausrichten will.
Das Auflager 7ʹ des Sackloches 21 wird axial vom Ende 8ʹ des festen Kontaktstiftes 5ʹ überragt, der das nicht verschwenkte, scheibenförmige Teil 10ʹ im Abstand 15ʹ von der Ebene 7ʹ hält, wenn es unter dem gleichmässigen Druck des Moosgummiringes 14ʹ gegen den Kontaktstift 5ʹ gedrückt wird. Das äussere Ende des Kontaktstiftes 5ʹ dient dem Anschluss eines elektrischen Leiters.
Um den elektrischen Stromkreis vom festen Kontakt 5ʹ und dem beweglichen Kontakt 11ʹ nicht über das Rohr 18ʹ führen zu müssen (wie im Beispiel nach den Fig. 1 bis 3), ist im Boden des Gehäusekörpers 20 parallel zum festen Kontakt 5ʹ eine zweite Bohrung 26 mit einem darin axial verschiebbaren stiftförmigen Leiter 27 vorgesehen. Der Leiter 27 wird durch eine auf Druck vorgespannte Schraubenfeder 28 über die Ebene 7ʹ hinaus in eine ständige Anlage mit der leitenden Schicht des Teils 10ʹ gedrückt. Das äussere Ende des Leiters 27 dient dem Anschluss einer elektrischen Leitung, wobei die erwähnten Leiteranschlüsse durch eine abnehmbare Schutzhaube abgedeckt sind, welche lösbar mit dem Gehäusekörper 20 verbunden ist. Wird bei diesem Ausführungsbeispiel der bewegliche Kontakt 11ʹ durch einen Druck auf das Rohr 18ʹ verschwenkt, bleibt der Leiter 27 stets in Berührung mit dem beweglichen Kontakt 11ʹ, der durch ein Kippen auf dem Auflager 7ʹ von der Spitze 8ʹ des festen Kontaktstiftes 5ʹ abgehoben wird. Bei einer Entlastung des Rohres 18ʹ drückt der Moosgummiring 14ʹ das scheibenförmige Teil 10ʹ und den beweglichen Kontaktstift 27 zurück, bis es den Kontaktstift 5ʹ wieder berührt und den Stromkreis schliesst.
Der Moosgummiring 14 bzw. 14ʹ kann durch eine Schraubenfeder ersetzt werden.
Der Kontaktstift 5ʺ ist von einem Isolator 35 umgeben, auf den axial und mit Spiel ein Kontaktring 36 aufgeschoben und durch eine Feder 37 gegen einen Anschlag 38 gedrückt ist.
Die Federn 31 und 37 sind an elektrische Stromkreise anschliessbar. Erfolgt ein Kraftangriff an der Nocke 13ʺ wird die Ringscheibe 30 von der Kontaktscheibe 33 weggeschwenkt bzw. weggekippt und der Stromkreis 39 unterbrochen. Verschiebt sich bei diesem Kraftangriff der bewegliche Kontakt 11ʺ axial bis seine Ringscheibe 30 den Kontaktring 36 berührt, wird der bis dahin unterbrochene Stromkreis 40 geschlossen.
Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann bei einem Schalter gemäss den Fig. 4 und 5 der Leiter 27 gehäusefest in einer den Kontaktstift 7 korzentrisch umgebenden Ringnut angeordnet sein. In dieser Ringnut ist eine elektrisch leitende, auf Druck vorgespannte Schraubenfeder aus Beryllium-Bronce angeordnet. Diese steht in jeder Lage des beweglichen Kontaktes 11ʹ mit dessen leitender Schicht einerseits und dem Leiter 27 anderseits in Berührung. Die Vorspannung dieser elektrisch leitenden Feder muss allerdings kleiner sein als jene des Moosgummiringes 14ʹ bzw. einer statt diesem vorhandenen Feder.
Beim Beispiel nach Fig. 6 bezeichnen gleiche Hinweisziffern funktionell gleiche Teile wie bei den Fig. 1 bis 5. Der bewegliche Kontakt 11ʺ weist eine kreisförmige Scheibe 29 mit gerundeter, peripherer Fläche auf. Mit dieser ist die Betätigungsnocke 13ʺ fest verbunden. Beide bestehen aus isolierendem Material. Weiter weist er (11ʺ) eine elektrisch leitende Ringscheibe 30 auf, die durch eine Schraubenfeder 31 stets in Anlage mit der Scheibe 29ʹ gehalten ist. Die Ringscheibe 30 ist mit einer zentralen Bohrung 32 versehen. Der ortsfeste Kontaktstift 5ʺ ragt durch die Bohrung 32 hindurch und ist am freien Ende mit einer Kontaktscheibe 33 versehen. Diese liegt in einem Sackloch 34 in der Scheibe 29 und hat einen grösseren Durchmesser als die Bohrung 32. Wenn die Ringscheibe 30 mit der Kontaktscheibe 33 stromschlüssig in Berührung steht, liegt die Scheibe 29 am ringförmigen Auflager 7ʺ an.