SCHLÜSSELTRANSFERSCHALTER SYSTEM UND METHODE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlüsseltransferschaltersystem mit einer Sicherheitseinrichtung, die eine Schaltereinrichtung mit wenigstens einem elektrischen oder pneumatischen oder mechanischen oder hydraulischen Schaltelement sowie einer Betätigungseinrichtung mit einem zugehörigen Betätiger aufweist, wobei ein Übertragungselement zwischen der Betätigungseinrichtung und der Schaltereinrichtung vorgesehen ist, das einerseits mit dem Schaltelement und andererseits mit dem Betätiger kuppelbar ist.

[0002] Es handelt sich somit um eine Sicherheitseinrichtung für wenigstens eine trennende Schutzeinrichtung oder Sperreinrichtung, beziehungsweise eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Schutzeinrichtung einer Maschine oder Anlage, insbesondere Schlüsseltransfersysteme, Sicherheitsschalter oder daraus abgeleitete Mischformen oder dergleichen, zur Überwachung des sicheren Zustands von Maschinen, Anlagen oder dergleichen.

[0003] Aus der DE 199 57 213 C1 ist als Teil eines Sicherheitsschalters eine Vorrichtung zum Schalten einer elektrischen Verbindung in Abhängigkeit des Zustandes einer Schutzeinrichtung bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Schaltergehäuse und einen Schalterkopf mit einer beziehungsweise zwei Einführöffnungen für einen Betätiger auf.

[0004] Schalter- und Schlüsseltransfersysteme werden in der industriellen Fertigung als Sicherheitseinrichtungen eingesetzt. Sie dienen dem Schutz von Personen, die gefährliche Maschinen bedienen.

[0005] Ein wesentlicher Vorteil von Schlüsseltransfersystemen ist der geringe Verdrahtungsaufwand sowie die gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse. Durch die Art des Aufbaues kann bei Schlüsseltransfersystemen eine bestimmte Handlungsabfolge erzwungen werden, die in dieser Form bei Sicherheitsschaltern nicht möglich ist.

[0006] Im Allgemeinen haben Sicherheitsschalter, wie beschrieben in der Produktnorm DIN-EN1088, den Nachteil, mechanisch nicht ausreichend stabil zu sein. Störungen werden häufig verursacht durch eindringendes Wasser, Beschädigung durch Missjustage und durch normalen Verschleiß. Bei den bisher bekannten Systemen muss jeder Schalter verdrahtet werden und, abhängig von der Sicherheitskategorie separat ausgewertet werden. Absicherung mit Sicherheitsschaltern ist deshalb kompliziert und teuer.

[0007] Schlüsseltransfersysteme, wie beschrieben in der DIN-EN1088, haben den Nachteil nur wenig flexibel zu sein. Ein aufgebautes System lässt sich zu einem späteren Zeitpunkt kaum umkonfigurieren.
Im Gegensatz zu Sicherheitsschaltersystemen reagieren Schlüsseltransfersysteme mit erheblicher Zeitverzögerung. Ein weiterer Nachteil von Schlüsseltransfersystemen ist der höhere Bedienungsaufwand.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schlüsseltransferschaltersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hohe Betriebssicherheit aufweist, auf einfache Weise an unterschiedliche Vorgaben anpassbar und dabei auch erweiterbar ist. Außerdem soll der konstruktive Aufbau des Schlüsseltransferschaltersystems einfach und unter Verwendung weniger Teile realisierbar sein.

[0009] Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das Übertragungselement zwischen der Betätigungseinrichtung und der Schaltereinrichtung im wesentlichen durch eine Übertragungswelle als Hauptachse mit einem Betätigungsbereich und mit einem Schaltbereich oder -ende gebildet ist, deren Betätigungsbereich oder Ende an eine Vorrichtung zum Umsetzen einer translatorischen Bewegung des Betätigers in eine rotatorische Bewegung der Übertragungswelle angeschlossen ist und dass die Übertragungswelle in beide Drehrichtungen zwangsangetrieben ist.

[0010] Eine Übertragungswelle als Hauptachse hat unter anderem den Vorteil, dass bei einer Drehlagerung eine höhere Funktionssicherheit vorhanden ist als bei Schiebelagerungen, da diese Drehlagerung unter anderem weniger anfällig ist zu verklemmen. Außerdem ist die Funktionssicherheit einer Welle als Übertragungsglied auch bei Spiel noch gegeben.
Durch die zwangsbetätigte, also in beide Richtungen von einem Betätiger angetriebene Übertragungswelle ist einerseits keine Feder für eine Rückstellung erforderlich und andererseits ist dadurch auch die Rückstellbewegung sichergestellt und dadurch eine geringere Störanfälligkeit vorhanden.

[0011] Zweckmäßigerweise hat die Vorrichtung eine Einsteckstelle für das Einstecken und Entnehmen des Betätigers und zum Umsetzen der translatorischen Bewegung des Betätigers in eine rotatorische Bewegung der Übertragungswelle ein von dem Betätiger bei einer Einsteck- oder Entnehmbewegung antreibbares Getriebe, vorzugsweise ein Kurvengetriebe mit zumindest einer Kurvenscheibe oder Nockenscheibe, die eine über ein Eingriffsglied mit der Übertragungswelle gekoppelte Antriebskurve hat.

[0012] Dieser konstruktive Aufbau reduziert den Verschleiß und trägt somit zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
Bei den gängigen Wettbewerbslösungen handelt es sich üblicherweise um eine Scheiben-Stößellösung. Dabei dreht sich eine Nockenscheibe auf einem Stößelkopf und bewegt so den Stößel in eine Endposition. Dabei ist der Stößelkopf stets einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Der Verschleiß kann zu Funktionsbeeinträchtigungen oder sogar zum Versagen eines Systems führen.

[0013] Zweckmäßigerweise weist das Kurvengetriebe wenigstens eine Kurvenscheibe mit einer randoffenen Betätigungsöffnung zum Eingreifen des Betätigers sowie eine schlitzförmige Antriebskurve für das mit der Übertragungswelle verbundene Eingriffsglied auf.
Dadurch ist zwischen dem Betätiger und der Übertragungswelle eine zwangsbetätigte Antriebsübertragung gebildet.

[0014] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei vorzugsweise parallel angeordnete, von einem Betätiger verdrehbare Kurvenscheiben vorgesehen sind, die gleichzeitig von einem Betätiger antreibbar und über separate Eingriffsglieder mit der Übertragungswelle gekoppelt sind.
Der Einsatz von zwei Kurvenscheiben 20a und 20b erhöht die Sicherheit durch eine mechanische Redundanz. Beim Versagen einer Kurvenscheibe wird die grundlegende Funktion von der zweiten Kurvenscheibe übernommen.
Vorteilhafterweise ist eine Arretiervorrichtung zum Arretieren der Kurvenscheibe oder dergleichen Getriebeelement bei entnommenem Betätiger vorgesehen.
Auf diese Art und Weise wird eine Drehbewegung ohne eingestecktes Bedienelement (Betätiger oder Schlüssel) verhindert. Auch im betätigten Zustand, wo sich die Kurvenscheiben in ihrer Endposition befinden, wird die Hauptachse blockiert, um zu verhindern, dass von außen wirkende axialer Kraft zu einer ungewollten axiale Drehbewegung der Hauptachse führen.

[0015] Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Schaltereinrichtung und die Betätigungseinrichtung sowie gegebenenfalls weitere Betätigungseinrichtungen oder dergleichen Funktionseinrichtungen als Module ausgebildet und weisen jeweils Anschlüsse zum lösbaren Verbinden miteinander sowie jeweils in Montagestellung fluchtende und über Kupplungselemente einer Kupplung lösbar miteinander verbindbare Teil-Übertragungswellen auf.
Dabei können wahlweise mehrere Betätigermodule in gegebenenfalls unterschiedlichen Ausführungen, beispielsweise Schlüsselmodule mit einem Schlüssel als Betätiger und/oder Vorhängeschlossmodule mit einem nicht abziehbaren Schlüssel als Betätiger vorgesehen sein.

[0016] Außer Betätigermodulen in unterschiedlichen Ausführungsformen und Schaltermodulen können auch Zuhaltemodule mit wenigstens einem Betätiger sowie mit einem Verriegelungssystem vorgesehen sein.
Um eine Reihe von mehr als zwei Einzelmodulen miteinander kombinieren zu können, ist das Betätigermodul als Zwischenmodul mit beidseitig an zwei gegenüber liegenden Seiten des Moduls zugänglicher Übertragungswelle und dort befindlichen Kupplungselementen sowie mit Anschlüssen für weitere Module ausgebildet.

[0017] Die Funktionen der Einzelmodule sind dabei unabhängig von den der anderen Module. Die Gesamtfunktion wird erst durch den Zusammenbau zu einem System definiert.
Dadurch kann das erfindungsgemäße System an die verschiedenen anwendungsspezifischen Anforderungen angepasst werden. Bestehende Systeme können in einfacher Art und Weise modifiziert werden.
Durch seine Modulbauweise ist dieses System sehr flexibel und kann den jeweiligen Anforderungen optimal angepasst werden, wobei viele unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten bestehen. Durch Austauschen, Umgruppieren oder durch Ergänzen weiterer Module kann dieses System auch nachträglich geändert werden.

[0018] Um die einzelnen Module miteinander hinsichtlich der Antriebsbewegung koppeln zu können, erstreckt sich die jeweilige Übertragungswelle von einer Anschlussseite zur gegenüber liegenden und weist an beiden Enden Kupplungselemente auf.

[0019] Für eine sichere Verbindung der Module untereinander sind die Anschlüsse der Module als spezielle Bajonettverschlüsse ausgebildet.

[0020] Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Bajonettverschluss an den Modulen jeweils Bajonettkränze mit Bajonettnuten sowie einen separaten Bajonettring mit innenseitig vorstehenden Bajonettnocken auf.
Mit Hilfe des Bajonettringes werden jeweils ein unterer Bajonettkranz und ein oberer Bajonettkranz zusammengezogen und zusammengehalten.
Zweckmäßigerweise sind die Anschlüsse der Module zur Montage in unterschiedlichen Drehpositionen der Module, vorzugsweise zumindest in vier um etwa 90° zueinander verdrehten Montagepositionen ausgebildet.
Bei einer rechteckigen Form können so die Module um ca. 90°; ca. 180° bzw. ca. 270° gegeneinander verdreht werden.
Im fertig montierten Zustand liegen dann die Außenflächen der Module sowie des Bajonettringes parallel zueinander.

[0021] Bei den bisher bekannten Systemen werden der Schalterkopf und das Schaltergehäuse mit Schrauben verbunden. Dieses System beschränkt die Variabilität in hohem Maße und ist daher nicht kundenfreundlich. Es gestattet keinen variablen Aufbau eines Systems und verhindert eine nachträgliche Erweiterung um weitere Module.
Am Markt befinden sich auch Systeme auf der Grundlage von Bajonettverschlüssen. Dabei werden jedoch jeweils nur zwei Teile gegeneinander gedreht. Diese Ausführungen besitzen nur eine geringe Stabilität. Weiterhin besteht die Gefahr, dass sich der Bajonettverschluss löst und zu einem gefährlichen Versagen führt.

[0022] Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung als Schlüsselmodul ausgebildet sein, wobei als Betätiger ein Steckschlüssel dient.
Durch die Verwendung eines Schlüssels als Betätiger ist eine erhöhte Sicherheit gegeben, um bestimmte Handlungsabfolgen beim Zutritt zu gefährlichen Maschinen und Anlagen zu erzwingen.
Die Verwendung eines Steckschlüssels hat gegenüber dem Drehschlüsselprinzip den Vorteil, dass komplizierte, einem relativ hohen Verschleiß unterliegende Mechanismen wie Stößel, Bolzen, Scheiben oder Stifte, die wiederum weitere Funktionen auslösen, vermieden werden können.
Außerdem weisen Steckschlüssel eine geringere Anfälligkeit gegen Verschmutzung auf.

[0023] Vorzugsweise weist der Schlüssel für das Schlüsselmodul einen Betätigungsabschnitt, einen Kodierabschnitt sowie einen Griffabschnitt auf.
Dieser Schlüssel kann in einer Linearbewegung mit seinem Betätigungsabschnitt in das Schloss eingesteckt werden und mit dem anschließenden Kodierabschnitt beziehungsweise Kodiermechanismus wird der Schlüssel überprüft. Handelt es sich um einen falschen Schlüssel, blockiert das Kodiersystem den Schlüssel. Dieses System ist einfach aufgebaut, dennoch sehr stabil, nicht empfindlich gegen Verschmutzung und sehr sicher gegen äußere Manipulation. Die Schlüsselform bietet zudem ergonomische Vorteile.

[0024] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kupplungselemente der etwa fluchtenden Übertragungswellen der einzelnen Module jeweils Teil einer Klauenkupplung, wobei die Kupplungselemente axial vorstehende, ineinander greifende Klauen aufweisen.
Über die Klauenkupplungen können die Funktionen benachbarter Module freigeschaltet oder gesperrt werden.

[0025] Eine besondere Ausführungsform der Klauenkupplung sieht vor, dass die Klauen der Kupplungselemente segmentförmig mit radial orientierten Seitenflanken ausgebildet sind und dass die Umfangserstreckung aller Segmente eines Kupplungselementes gemeinsam etwa gleich (Schaltermodul) oder kleiner ist als 180°.

[0026] Ist die Umfangserstreckung aller Segmente eines Kupplungselementes gemeinsam etwa gleich 180°, so ist bei gleichen, darin eingreifenden Kupplungselementen praktisch kein Übertragungsspiel vorhanden. Dies ist bei Kopplung mit einem Schaltermodul vorgesehen.
Ist die Umfangserstreckung aller Segmente eines Kupplungselementes gemeinsam jedoch kleiner als 180°, ist ein Übertragungsspiel vorhanden, weil zwischen den Segmenten ein Freiraum vorhanden ist.

[0027] Dies kann bei folgendem Funktionsablauf genutzt werden:
Bei einer Kombination aus Betätigermodul, Schlüsselmodul und Schaltermodul ist zunächst der Betätiger des Betätigermoduls nicht in dieses eingeführt, das heißt, eine mit dem Betätiger verbundene, zu überwachende Türe ist offen. Der Schlüssel des Schlüsselmoduls ist ebenfalls entfernt. Im Schaltermodul sind in diesem Zustand die Sicherheitsschalter geöffnet.
Nun wird die zu überwachende Türe geschlossen, der Betätiger wird dabei in das Betätigermodul eingeführt. Innerhalb des Betätigermoduls dreht sich dabei die Hauptachse in der beschriebenen Art und gibt dabei die Funktion des darunter liegenden Schlüsselmoduls frei. Die Hauptachse des Schlüsselmoduls wird hierbei wegen des zwischen den Kupplungs-Segmenten befindlichen Freiraums noch nicht bewegt. Erst nachdem der Betätiger in seiner Endstellung ist, kann der Schlüssel in das Schlüsselmodul eingesteckt werden. Durch das Hineinschieben des Schlüssels in das Schlüsselmodul wird ebenfalls die Hauptachse des Schlüsselmoduls um zum Beispiel 30° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Da zwischen den Klauen des Schlüsselmoduls und des Schaltermoduls kein Freiraum vorhanden ist, wird diese Drehbewegung im Schaltermodul zum Schließen der elektrischen Schaltkreise genutzt.
Eine abweichende Handlungsabfolge ist nicht möglich.
So kann z.B. der Schlüssel nicht in das Schlüsselmodul eingeführt werden, wenn die Tür noch nicht geschlossen beziehungsweise der Betätiger noch nicht in das Betätigermodul eingesteckt ist.

[0028] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die Klauen der Kupplungselemente in radialer Richtung über einen äußeren Teilbereich der Stirnseite der Übertragungswelle und sind etwa kegelstumpfförmig ausgebildet. Der mittlere Bereich bleibt also frei.

[0029] Durch diese Ausbildung ist ein Selbstzentrierungseffekt vorhanden, so dass zusätzliche Lager nicht erforderlich sind.

[0030] Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0031] Es zeigt:

Fig. 1

eine Funktionseinheit mit einem Betätigermodul, einem Schlüsselmodul und einem Schaltermodul,

Fig. 2

einen Kupplungsbereich zwischen Hauptachsen eines Schlüsselmoduls und eines Schaltermoduls;

Fig. 3

eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie B-B in Fig.2,

Fig. 4

eine perspektivische Ansicht der zu einer Vorrichtung zum Umsetzen einer translatorischen Bewegung eines Betätigers in eine rotatorische Bewegung einer Übertragungswelle gehörenden Funktionsteile,

Fig. 5 bis Fig. 8

unterschiedliche Ansichten beziehungsweise Funktions- lagen der in Fig.4 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 9

eine perspektivische Ansicht eines durch ein Betäti- germodul gebildeten Funktionsmoduls,

Fig. 10

eine perspektivische Ansicht eines Modulgrundgehäu- ses,

Fig. 11 und Fig. 12

Seitenansichten von Kurvenscheiben,

Fig. 13

eine perspektivische Ansicht eines Betätigers,

Fig. 14

eine perspektivische Ansicht einer Anschlussseite eines Moduls mit einem Bajonettkranz,

Fig. 15

eine perspektivische Ansicht eines Bajonettrings,

Fig. 16

eine perspektivische Ansicht einer Anschlussseite eines mit dem Modul gemäß Fig. 14 zu verbindenden Moduls mit einem Bajonettkranz,

Fig. 17 und Fig. 18

die in den Figuren 14 bis 16 gezeigten Teile in einer anderen Perspektive,

Fig. 19

eine Funktionseinheit mit einem Betätigermodul, einem Zwischenbetätigermodul, einem Vorhängeschlossmodul, einem Schlüsselmodul und einem Endmodul,

Fig. 20

eine perspektivische Ansicht einer Hauptachse,

Fig. 21 bis Fig. 23

unterschiedliche Seitenansichten der in Fig.20 ge- zeigten Hauptachse,

Fig. 24 und Fig. 25

die Funktionsteile zweier miteinander über eine Klauenkupplung gekoppelter Module,

Fig.26

eine Schnittansicht im Bereich einer Klauenkupplung entsprechend der Schnittlinie C-C in Fig.25,

Fig. 27

eine etwa Fig. 1 entsprechende Ansicht, hier jedoch mit entferntem Betätiger und Schlüssel,

Fig. 28

ein Zuhaltemodul in geöffnetem Zustand,

Fig. 29

eine Schaltachse mit Schaltarmen,

Fig. 30

eine perspektivische Ansicht eines Verriegelungsele- mentes,

Fig. 31

eine Schnittdarstellung eines Teils eines Schalter- und Zuhaltemoduls in entsperrtem Zustand entsprechend der Schnittlinie D-D in Fig. 41,

Fig. 32

eine Stirnseitenansicht des in Fig. 28 gezeigten Schalter- und Zuhaltemoduls,

Fig. 33

eine Schnittdarstellung eines Teils eines Schalter- und Zuhaltemoduls in Sperrstellung entsprechend der Schnittlinie G-G in Fig. 44,

Fig. 34 und Fig. 35

perspektivische Ansichten eines Schaltergehäuses mit Blick auf das Anschlussende mit Bajonettkranz,

Fig. 36

eine Schnittdarstellung des Schalter- und Zuhaltemo- duls entsprechend der Schnittlinie L-L in Fig.28,

Fig. 37

sowie Fig. 42 und

Fig. 43

unterschiedliche Seitenansichten des Schalter- und Zuhaltemoduls,

Fig. 38

eine Querschnittdarstellung des Schalter- und Zuhal- temoduls entsprechend der Schnittlinie H-H in Fig. 37 in entriegeltem Zustand,

Fig. 39

eine Querschnittdarstellung des Schalter- und Zuhal- temoduls entsprechend der Schnittlinie A-A in Fig. 37,

Fig. 40

eine Querschnittdarstellung des Schalter- und Zuhal- temoduls entsprechend der Schnittlinie H-H in Fig. 37 in blockiertem Zustand,

Fig. 41

eine Querschnittdarstellung des Schalter- und Zuhal- temoduls entsprechend der Schnittlinie C-C in Fig. 42,

Fig. 44

eine Querschnittdarstellung des Schalter- und Zuhal- temoduls entsprechend der Schnittlinie F-F in Fig. 43,

Fig. 45

eine Querschnittdarstellung ähnlich Fig. 40, hier jedoch mit einer Verriegelung in einer zweiten Drehachsenposition entsprechend der Schnittlinie C-C in Fig. 47,

Fig. 46

eine Fig. 45 entsprechende, hier jedoch perspekti- vische Ansicht,

Fig. 47

ein Schalter- und Zuhaltemodul in geöffnetem Zustand,

Fig. 48, 49 sowie Fig. 57

unterschiedliche Ansichten eines Schlüssels,

Fig. 50

eine perspektivische Ansicht eines Kodierelementes,

Fig. 51

eine Teilschnittansicht eines Schlüsselgehäuses mit einem Kodierelement und einem Schlüssel,

Fig. 52

eine Ansicht eines Schlüsselgehäuses,

Fig. 53

eine weitere Teilschnittansicht eines Schlüssel- gehäuses mit einem Kodierelement und einem Schlüssel entsprechend dem in Fig. 54 als Detail X gekennzeichneten Ausschnitt,

Fig. 54

eine Schnittdarstellung eines Funktionsmoduls mit einem Schlüsselgehäuse,

Fig. 55

das in Fig. 54 gezeigte Funktionsmodul in Seitenan- sicht,

Fig. 56

eine Draufsicht des in Fig. 55 gezeigten Funktionsmo- duls,

Fig. 58

eine perspektivische Ansicht eines Schlüsselgehäuses mit zum Teil eingestecktem Schlüssel und

Fig. 59

eine gegenüber Fig. 58 vergrößerte Darstellung des Schlüsselgehäuses mit Schlüssel.

[0032] Eine in Fig. 1 gezeigte Funktionseinheit 1 kann Bestandteil einer Sicherheitseinrichtung für wenigstens eine trennende Schutzeinrichtung oder Sperreinrichtung, beziehungsweise eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Schutzeinrichtung einer Maschine oder Anlage sein. Dabei insbesondere Teil eines Schlüsseltransfersystems oder Sicherheitsschalters oder daraus abgeleitete Mischformen. Sie dient somit zur Überwachung des sicheren Zustands von Maschinen, Anlagen oder dergleichen und weist in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, von oben nach unten, ein Betätigermodul 10, ein Schlüsselmodul 15 und ein Schaltermodul 63 auf.
Zu dem Betätigermodul 10 gehört ein Betätiger 12 und zu dem Schlüsselmodul 15 ein Schlüssel 17. In Fig. 1 sind der Betätiger 12 und der Schlüssel 17 in entsprechende Öffnungen der beiden Module eingesteckt. Der Betätiger 12 ist beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten, zu überwachenden Tür verbunden.
Die gleiche Funktionseinheit 1 ist auch in Fig. 27 dargestellt, wobei dort der Betätiger 12 nicht in das Betätigermodul 10 eingeführt ist, das heißt, dass die zu überwachende Türe offen ist. Der Schlüssel 17 ist ebenfalls entfernt.

[0033] Der innere Aufbau eines Betätigermoduls 10 ist insbesondere aus den Figuren 4 bis 13 entnehmbar.
Das Betätigermodul 10 weist ein Modulgrundgehäuse 25 auf (Fig.9 und 10), in dem eine Übertragungswelle als Hauptachse 26 gelagert ist. Die Hauptachse 26 hat einen Betätigungsbereich und einen Schaltbereich oder ein Schaltende, deren Betätigungsbereich oder Ende an eine Vorrichtung 2 zum Umsetzen einer translatorischen Bewegung des Betätigers 12 in eine rotatorische Bewegung der Übertragungswelle (Hauptachse 26) angeschlossen ist, wobei die Übertragungswelle in beide Drehrichtungen zwangsangetrieben ist.

[0034] Die Vorrichtung 2 hat eine Einsteckstelle mit einer Einführöffnung 19 (Fig.19) für das Einstecken und Entnehmend des Betätigers 12 und zum Umsetzen der translatorischen Bewegung des Betätigers in eine rotatorische Bewegung der Übertragungswelle ein von dem Betätiger 12 bei einer Einsteck- oder Entnehmbewegung antreibbares Getriebe, vorzugsweise ein Kurvengetriebe 3 mit zwei Kurvenscheiben 20a, 20b, die über ein durch Arme 28 gebildetes Eingriffsglied mit der Übertragungswelle 26 gekoppelte Antriebskurven 29a, 29b hat.

[0035] Die Kurvenscheiben 20a, 20b (Figur 4 bis 8 und 10 bis 12) werden durch den Betätiger 12 (Fig. 13) in eine Drehbewegung versetzt. Hierzu haben die Kurvenscheiben Betätigerklauen 21 für einen waagrecht eingeführten Betätiger 12 und die Betätigerklauen 22 für einen senkrecht eingeführten Betätiger 12a. Der Betätiger 12 (auch sichtbar in Fig.4) greift mit seinen beiden Betätigernocken 23 in die jeweiligen Betätigerklauen 21 bzw. 22 und versetzt die beiden Kurvenscheiben 20a bzw. 20b in eine Drehbewegung um die Achse 24. Die Achse 24 ist im Modulgrundgehäuse 25 gelagert. Zwischen den beiden Kurvenscheiben 20a und 20b ist die Hauptachse 26 in dem Modulgrundgehäuse 25 und Modulabdeckung 27 gelagert. Mit den beiden Armen 28 greift die Hauptachse 26 in die beiden Kurvenscheiben 20a und 20b. Mit der Drehbewegung der beiden Kurvenscheiben 20a und 20b wird über die beiden Arme 28 auch die Hauptachse 26 in eine axiale Drehbewegung versetzt. Entsprechend den Kurvenverläufen 29a und 29b ist die Drehbewegung der Hauptachse 26 auf ca. 30° begrenzt. Dabei wirkt ein Arm 28 drückend, während der andere Arm 28 ziehend wirkt, also eine in beide Drehrichtungen zwangsangetriebene Übertragung gebildet ist.

[0036] Im betätigten Zustand (Fig.5 und Fig.7) befinden sich die Kurvenscheiben 20a und 20b in ihrer Endposition. Dabei liegen die Arme 28 an den Blockierflächen 30a, 30b (Fig.5) und 31a und 31b (Fig.7) der Kurvenscheiben 20a und 20b an und blockieren so die Hauptachse 26. Dadurch wird eine ungewollte Drehbewegung der Hauptachse 26 verhindert. Wird in diesem Zustand ein Drehmoment auf die Hauptachse 26 ausgeübt, wird die Drehbewegung von den Blockierflächen 30a, 30b, 31a und 31b verhindert. Die dabei auftretenden Kräfte werden über die Kurvenscheiben 20a und 20b auf die Achse 24 und in das Modulgrundgehäuse 25 geleitet. Aufgrund dieser Blockierfunktion können nur genehmigte Elemente wie z.B. ein Betätiger 12, ein Schlüssel 17 oder von einem Vorhängschlossschieber 32 die Hauptachse 24 in eine Drehbewegung versetzen. Durch den spiegelverkehrten Einbau der beiden Kurvenscheiben 20a und 20b kann die Richtung der Drehbewegung geändert werden.

[0037] Der Einsatz von zwei Kurvenscheiben 20a und 20b erhöht die Sicherheit durch eine mechanische Redundanz. Beim Versagen einer Kurvenscheibe wird die grundlegende Funktion von der zweiten Kurvenscheibe übernommen.
Der konstruktive Aufbau reduziert den Verschleiß und trägt somit zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
Bei den gängigen Wettbewerbslösungen handelt es sich üblicherweise um eine Scheiben-Stößellösung. Dabei dreht sich eine Nockenscheibe auf einem Stößelkopf und bewegt so den Stößel in eine Endposition. Dabei ist der Stößelkopf stets einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Der Verschleiß kann zu Funktionsbeeinträchtigungen oder sogar zum Versagen eines Systems führen.

[0038] Das erfindungsgemäße System bietet auch Ergonomievorteile, da z.B. bei einem Schlüsselmodul 15 der Schlüssel 17, aufgrund des beschriebenen Aufbaues, einfach gezogen bzw. gesteckt werden kann. Marktübliche Lösungen arbeiten hier mit einem Drehschlüsselsystem. In diesen Fällen muss ein Schlüssel gesteckt bzw. gezogen und gedreht werden.

[0039] Um Gefahren jeglicher Art zu vermeiden, ist dafür zu sorgen, dass die Kurvenscheiben 20a und 20b nur mit zugelassenen Bedienelementen (z.B. Betätiger 12) bewegt werden können.

[0040] Um zu verhindern, dass bei unsachgemäßer Behandlung dennoch bestimmte Funktionen ausgelöst werden, haben sich beim Stand der Technik viele Lösungen am Markt etabliert, die jedoch alle sehr komplex und/oder teuer sind. Die hohe Komplexität führt neben den hohen Fertigungskosten auch zu einer hohen Störanfälligkeit.

[0041] Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Arretierung der Kurvenscheiben vor. Dabei wird auf die Achse 24, jeweils zwischen Modulgrundgehäuse 25 und der Kurvenscheibe 20a bzw. 20b eine Druckfeder eingebaut. Im unbetätigten Zustand Fig.62 drücken diese Federn die Kurvenscheiben 20a bzw. 20b zur Hauptachse hin. Dabei greift der Arretierstift 33 (Fig.20/22) in die Arretieröffnung 34 (Fig.5,7,11,12) der jeweiligen Kurvenscheibe ein. Auf diese Weise blockieren die Kurvenscheiben 20a und 20b die Drehbewegung der Hauptachse 26.

[0042] Wird der Betätiger 12 entfernt, bewegen sich die Kurvenscheiben 20a und 20b in Pfeilrichtung 35 (Fig.5) und 36 (Fig.7) bis zu deren Endposition Fig.67. In der Endposition Fig.67 befinden sich die Arretieröffnungen 34 gegenüber Arretierstift 33 (auch sichtbar in Fig.5)). Ist die Endposition Fig.67 erreicht, wird das Bedienelement (Betätiger; Schlüssel usw.) freigegeben. Über die abgeschrägten Flächen 97 des Bedienelementes (Betätiger 12) und aufgrund der Federdruckkraft werden die Kurvenscheiben (20a und 20b) zur Hauptachse 26 bewegt, wo die Arretieröffnungen 34 in die Arretierstifte 33 einrasten. Auf diese Art und Weise wird eine Drehbewegung ohne eingestecktes Bedienelement (Betätiger oder Schlüssel) verhindert.

[0043] Die Vorgänge beim Einführen des Betätigers sind in den Figuren 60 bis 68 näher erläutert.
Der Betätiger 12 wird in Richtung der Kurvenscheiben 20a und 20b bewegt. Nachdem der Betätiger 12 die Kurvenscheiben 20a und 20b berührt hat, gleiten diese entlang der abgeschrägten Flächen des Betätigers 12 auf der Achse 24 gegen den Federdruck (Druckfeder nicht dargestellt) nach außen. Dadurch wird die Arretierung 37 aufgehoben. Die Kurvenscheiben 20a und 20b können sich nun um die Achse 24 drehen. Dabei wird ebenfalls, wie oben beschrieben, die Hauptachse 26 um den entsprechenden Winkel gedreht.
Gemeinsam mit den Blockierflächen 30a, 30b, 31a und 31b bildet die Arretierung 37 ein redundantes Blockiersystem.

[0044] Zum Aufbau einer Funktionseinheit 1 (Fig.1;27) und 1a (Fig.19), bestehend aus mehreren Modulen, werden diese mit Hilfe von Bajonettverschlüssen zusammengebaut.
Hierzu besitzt jedes Modul einen oberen Bajonettkranz 38 und einen unteren Bajonettkranz 39. Mit Hilfe des Bajonettringes 13 werden jeweils ein unterer Bajonettkranz 39 und ein oberer Bajonettkranz 38 zusammengezogen und zusammengehalten.

[0045] Bei den bisher bekannten Systemen werden der Schalterkopf und das Schaltergehäuse mit Schrauben verbunden. Dieses System beschränkt die Variabilität in hohem Maße und ist daher nicht kundenfreundlich. Es gestattet keinen variablen Aufbau eines Systems und verhindert eine nachträgliche Erweiterung um weitere Module.

[0046] Am Markt befinden sich auch Systeme auf der Grundlage von Bajonettverschlüssen. Dabei werden jedoch jeweils nur zwei Teile gegeneinander gedreht. Diese Ausführungen besitzen nur eine geringe Stabilität. Weiterhin besteht die Gefahr, dass sich der Bajonettverschluss löst und zu einem gefährlichen Versagen führt.

[0047] Der erfindungsgemäße Bajonettverschluss 5 ist u.a. in den Figuren 14 bis 18 dargestellt.
Der beschriebene Bajonettverschluss 5 besteht im wesentlichen aus drei Teilen: dem oberen Bajonettkranz 38, dem Bajonettring 13 und dem unteren Bajonettkranz 39.
Im oberen Bajonettkranz 38 ist eine konisch zulaufende, rechteckige Vertiefung 40 enthalten. Die ebenfalls konisch zulaufende, rechteckigen Erhöhung 41 des unteren Bajonettkranzes 39 passt spielfrei in die Vertiefung 40. Innerhalb der Bajonettkränze 38 und 39 sind die Hauptachsen 26 gelagert.
In den runden Bajonettkränzen 38 und 39 sind die Nuten 42 bzw. 43 enthalten. Die Bajonettnuten 42 und 43 weisen einen Einführbereich 44 bzw. 45, einen schräg verlaufenden Nutbereich 46 bzw. 47 und einen waagrechten Verriegelungsbereich 48 bzw. 49 auf.
In diese Nuten ragen, im montierten Zustand, die Bajonettnocken 50 hinein.

Montagebeschreibung:

[0048] Der Bajonettring 13 wird so auf den unteren Bajonettkranz 39 aufgesteckt, dass die Bajonettnocken 51 in die entsprechenden Bajonettnuten 43 eintauchen. In diesem Zustand ist der Bajonettring 13 gegenüber dem zugehörigen Modul 52 um ca. 45° gedreht. Beim Aufsetzen des zweiten Moduls 53 mit dem oberen Bajonettkranz 38 taucht die rechteckige Erhöhung 41 in die passende, rechteckige Vertiefung 40 hinein. Dabei ragen ebenfalls die Bajonettnocken 50 in die Nuten 42 hinein. Mit einer Drehbewegung des Bajonettringes 13 um ca. 45° gleiten die Bajonettnocken 50 bzw. 51 auf den jeweiligen Nutenflächen entlang in ihre Endposition. Dabei werden die beiden Module 53 und 52 zusammengezogen. Ein eingelegter O-Ring 54 in die O-Ringnut 55 des unteren Bajonettkranzes 39 sorgt hierbei für eine bestimmte Vorspannung. Aufgrund der rechteckigen Form 41 und 40 können die Module 53 und 52 um ca. 0°; ca. 90°; ca. 180° bzw. ca. 270° gegeneinander verdreht werden.
Im fertig montierten Zustand liegen die Außenflächen der Module 53 und 52 sowie des Bajonettringes 13 parallel zueinander.
Der Bajonettring 13 kann immer so montiert werden, dass seine Befestigungsbohrungen 56 zur Montage des Gesamtaufbaues auf eine Montagefläche genutzt werden kann (Fig. 19).

[0049] Je nach gewünschter Gesamtfunktion innerhalb eines Aufbaues z.B. gemäß Fig. 19, müssen die Funktionen benachbarter Module freigeschalten oder gesperrt werden.
Dazu sind Kupplungselemente (Fig.24) an den etwa fluchtenden Übertragungswellen der einzelnen Module vorgesehen, die jeweils Teil einer Klauenkupplung 4 sind, wobei die Kupplungselemente axial vorstehende, ineinander greifende Klauen 59a,59b aufweisen.

[0050] Die Klauen der Kupplungselemente sind segmentförmig mit radial orientierten Seitenflanken ausgebildet, wobei die Umfangserstreckung aller Segmente eines Kupplungselementes gemeinsam gleich oder kleiner ist als 180°(vergl. Fig. 20 bis 23).

[0051] Wahlweise ist dadurch Drehspiel zwischen den einzelnen, ineinander greifenden Kupplungselementen vorhanden oder aber in einer modifizierten Ausführung kann die Klauenkupplung die Drehbewegung spielfrei übertragen und so weitere Funktionen auslösen.(vergl. auch Fig. 2 und 3).

[0052] Die Hauptachse 26 ist im Modulgrundgehäuse 25 und in der Modulabdeckung 27 drehbar gelagert. Die Drehbewegung ist dabei augrund des beschriebenen Aufbaues auf ca. 30° begrenzt. Die axiale Bewegung der Hauptachse 26 wird durch Schultern 58 verhindert.
An beiden Enden ist die Hauptachse 26 mit jeweils vier Klauen 59a, 59b versehen. Dabei sind die oberen Klauen 59a gegenüber den unteren Klauen 59b um ca. 30° versetzt. Die Klauen 59a bzw. 59b besitzen einen Winkel a von ca. 30° (Fig.23).
Beim Zusammenstecken zweier Module tauchen die Klauen 59b bzw. 59a der beteiligten Hauptachsen in die jeweiligen Zwischenräume ein. Dabei liegen immer zwei Flächen der Klauen 59b und 59a aneinander (Pos.57 in Fig.26).
Wird z.B. in das Modul 60 (Fig.24,25) ein Betätiger eingeführt dreht sich die Hauptachse 26 in der bereits beschriebenen Art, entgegen dem Uhrzeigersinn um ca. 30°. Diese Drehbewegung ist möglich, da auf einer Seite zwischen den beiden Klauen 59a und 59b ein Freiraum 61 von ca. 30° vorhanden ist.
Es ist hingegen nicht möglich in das Modul 62 einen Betätiger einzuführen, da auf der anderen Seite zwischen der Klaue 59a und 59b kein Freiraum vorhanden ist.

[0053] Wie eingangs bereits beschrieben, weist die Funktionseinheit 1 gemäß Fig.1 und Fig.27 ein Betätigermodul 10, ein Schlüsselmodul 15 und ein Schaltermodul 63 auf.
Im dargestellten Zustand ist der Betätiger 12 nicht in das Betätigermodul 10 eingeführt, d.h. die zu überwachende Türe ist offen. Der Schlüssel 17 ist ebenfalls entfernt.
Im Schaltermodul 63 (Fig. 28) sind in diesem Zustand die Sicherheitsschalter geöffnet.

[0054] Nun wird die zu überwachende Türe geschlossen, der Betätiger 12 wird in das Betätigermodul 10 eingeführt. Innerhalb des Betätigermoduls 10 dreht sich dabei die Hauptachse in der beschriebenen Art und gibt dabei die Funktion des darunter liegenden Schlüsselmoduls 15 frei. Die Hauptachse des Schlüsselmoduls wird hierbei noch nicht bewegt. Erst nachdem der Betätiger 12 in seiner Endstellung ist, kann der Schlüssel 17 in das Schlüsselmodul 15 eingesteckt werden. Durch das Hineinschieben des Schlüssels 17 in das Schlüsselmodul 15 wird ebenfalls die Hauptachse des Schlüsselmoduls 15 um ca. 30° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Da die Klauen 59a des Schaltermoduls 63 eine Breite von ca. 60° besitzen, wird diese Drehbewegung im Schaltermodul 63 zum Schließen der elektrischen Schaltkreise genutzt.
Eine abweichende Handlungsabfolge ist nicht möglich.
So kann z.B. der Schlüssel 17 nicht in das Schlüsselmodul 15 eingeführt werden, wenn die Tür bzw. der Betätiger 12 noch nicht im Betätigermodul 10 eingesteckt ist.

[0055] Innerhalb der Schalter- und Zuhaltemodule (Fig.28 bis 44) befinden sich Schaltelemente die Bestandteil von Sicherheitsschaltkreisen sein können. Im Falle eines unsicheren Zustandes, z.B. eine Schutztüre wurde geöffnet, werden auch diese Schaltelemente geöffnet und unterbrechen somit die Sicherheitsschaltkreise.
Zuhaltemodule sind zusätzlich zu den Schaltelementen noch mit einem Verriegelungssystem ausgestattet. Dieses Verriegelungssystem verhindert das unbeabsichtigte Wiedereinschalten des Sicherheitsschaltkreises. Die Position des Verriegelungssystems wird separat überwacht.

[0056] Zur Montage mit weiteren Modulen sind auch die Schalter- und Zuhaltemodule mit einem Bajonettkranz 39 versehen.

[0057] Im Bajonettkranz 39 ist die Schaltachse 64 (Fig.29) geführt. Die Klauen 59a der Schaltachse 64 weisen eine Breite von ca. 60° (Fig.32) auf. Daher gibt es zwischen den Klauen eines Schalter- bzw. Zuhaltemoduls 63 und den Klauen eines darüber montierten Moduls 15 (Fig.27) keinen Freilauf. Daher wird eine Drehbewegung der Hauptachse (z.B. des Schlüsselmoduls 15) direkt in eine Drehbewegung der Hauptachse des Schalt- bzw. Zuhaltemoduls 63 umgesetzt.
Die Schaltachse 64 ist mit zwei Schaltarmen 65 versehen. Die Schaltarme 65 wirken über eine Schaltfeder 66 direkt auf den Schalthebel 67 von elektrischen Schaltelementen 68, die je nach Drehbewegung geöffnet oder geschlossen werden. Die elektrischen Schaltelemente 68 sind auf eine Leiterplatte 69 gelötet (Fig. 36, 47).

[0058] Üblicherweise werden die elektrischen Schaltelemente über einen Stößelmechanismus betätigt. Dies erfordert jedoch eine, zur Grundplatine, senkrechte Anordnung der elektrischen Schaltelemente, d.h. es ist eine zweite Leiterplatte erforderlich. Vor allem die senkrechte Leiterplattenanordnung ist mit hohem Fertigungsaufwand verbunden und daher sehr kostenintensiv.
Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft, da es lediglich eine Leiterplatte 69 hat, es entfallen somit aufwändige Montagearbeiten und durch den einfacheren Aufbau reduzieren sich die möglichen Fehlerquellen auf ein Minimum.

[0059] Die Schaltachse 64 ist mit zwei Schaltarmen 65 versehen. Beide Schaltarme können zur Betätigung elektrischer Schaltelemente benutzt werden.

[0060] In einem Schalter- bzw. Zuhaltemodul 63 können die elektrischen Schaltelemente 70 und 71 enthalten sein. Die Anordnung der beiden Schaltarme 65 ermöglicht unterschiedliche Schaltzustände der elektrischen Schaltelemente 70 und 71. In der Figur 28 sind z.B. die elektrischen Schaltelemente 70 nicht betätigt, während das elektrische Schaltelement 71 betätigt dargestellt ist.

Beispiel:

[0061] Das Schaltermodul 63 ist mit einem Betätigermodul 10 verbunden. Der Betätiger 12 ist an einer Haube montiert. Beim Öffnen der Haube wird der Betätiger aus dem Betätigermodul 10 herausbewegt. Dabei dreht sich die Hauptachse des Betätigermoduls (wie oben beschrieben) um ca. 30°. Diese Drehbewegung wird im Schaltmodul in eine Schaltbewegung umgesetzt und die elektrischen Schaltelemente werden geschlossen bzw. geöffnet. Die Schaltelemente wiederum schließen bzw. öffnen bestimmte Stromkreise und ist so mit weiteren Funktionen verknüpft.

[0062] Marktübliche Schalter- bzw. Zuhaltemodule bestehen aus den beiden Teilen Gehäuse- und Kopfelement. Das Kopfelement wird üblicherweise mittels Verschraubung auf dem Gehäuseelement befestigt.
Bei hohen Belastungen kann es daher zum Abreissen des Kopfelementes kommen. Aus diesem Grund dürfen marktübliche Schalter- bzw. Zuhaltemodule nicht als (Tür-) Anschlag eingesetzt werden.

[0063] Im Falle einer gewaltsamen Beschädigung eines Zusammenbaues wie z.B. in Fig. 27 gezeigt, ist es von höchster Bedeutung, dass die elektrischen Schaltelemente 70 und 71 (Fig.28) in einen definierten Zustand gebracht werden. Nur so ist es möglich einen Fehler zu erkennen und ggf. gefährliche Maschinenzustände zu vermeiden.
Die elektrischen Schaltelemente 70 und 71 werden in der bereits beschriebenen Art und Weise über die Schaltarme 65 und über die Schaltachse 64 von der Hauptachse des darüber montierten Moduls (z.B. einem Schlüsselmodul 15 wie in Fig.7 dargestellt) betätigt.
Um Gefahren für Mensch und Maschinen abzuwenden, muss z.B. das Abreißen des Schlüsselmoduls 15 elektrisch erkannt und in angeschlossenen Sicherheitsschaltungen registriert und ausgewertet werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Schalterfeder 66 (Fig.36) gelöst. Beim Versagen oder gewaltsamen Entfernung des an ein Schalter- bzw. Zuhaltemodul 63 angeschlossenen Moduls (z.B. eines Schlüsselmoduls 15) wird die Schaltachse 64 von der Schalterfeder 66 über die Schaltarme 65 in eine definierte Ausgangslage bewegt. Hierbei nehmen die elektrischen Schaltelemente 70 und 71 eine vorbestimmte Schaltstellung ein. Diese Schaltstellung kann elektrisch ausgewertet werden. Die an die elektrischen Schaltelemente 70 und 71 angeschlossenen Sicherheitsschaltungen sorgen mit ihren weiteren Funktionen für die elektrische Sicherheit und die Störungsmeldung.

[0064] Solange der sichere Zugang zu einer Gefahrenzone nicht möglich ist, müssen sämtliche Zugänge gesperrt sein. Erst wenn von der Anlagensteuerung z.B. ein das Stillstandssignal gegeben wird, darf der Zutritt erlaubt werden.
In einem Zuhaltemodul wird dabei das Herausziehen eines Betätigers (Öffnen der Schutztüre) durch einen elektromechanischen Aufbau blockiert. Nur das entsprechende Anlagensignal kann diese Sperrung aufheben und so letztlich das Öffnen einer Türe o.ä. erlauben.

[0065] Üblicherweise wird beim Stand der Technik mit Hilfe eines (Hub-) Magneten ein Bolzen oder eine Nockenscheibe blockiert, die wiederum das Entfernen des Betätigers (z.B. Türe öffnen) verhindern.
Nachteilig ist hierbei der komplizierte mechanische Aufbau, der zu hohen Montagekosten und zu hoher Störanfälligkeit führt, sowie einen relativ hohen Verschleiß verursacht.

[0066] Selbst bei vorhandenem Stillstandsignal der Anlagensteuerung ist es bei diesen Verriegelungssystemen nur mit hohem Aufwand möglich, eine unter Spannung stehende Türe zu öffnen. Eine Türvorspannung kann z.B. durch Verzug oder durch eingelegte Gummidichtungen verursacht werden.

[0067] Zur Vermeidung dieser Nachteile ist das erfindungsgemäße Verriegelungssystem wie folgt aufgebaut:
Die Schaltachse 64 (Fig.33) ist frei drehbar in der Bohrung 75 gelagert. Die Schaltachse 64 ist mit zwei Querbohrungen 73 und einer Längsbohrung 72 versehen. In den beiden Querbohrungen 73 ist jeweils eine Verriegelungskugel 74 geführt.
Im zusammengebauten Zustand ist die Schaltachse 64 in die Bohrung 75 hineingesteckt.
Die Fixierung der Schaltachse 64 im Schaltergehäuse 76 übernimmt das Verriegelungselement 77 (Fig.30). Das Verriegelungselement 77 ist mit den beiden Rillen 78 versehen. Es wird mit dem Schaltergehäuse 76 fest verschraubt.
In die Längsbohrung 72 der Schaltachse 64 taucht ein axial beweglicher Verriegelungsstößel 79 ein. Je nach Position des Verriegelungsstößels 79 werden die beiden Verriegelungskugeln 74 von einer inneren Position 2 (Fig.31) in eine äußere Position 1 (Fig.33) bewegt. In Abhängigkeit der Schaltachsenposition treffen dabei die Verriegelungskugeln 74 auf die Verriegelungselement-Innenwand 80 (Fig.30,33) oder in die Rillen 78. Treffen die Verriegelungskugeln 74 auf die Verriegelungselement-Innenwand 80, kann der Verriegelungsstößel 79 nicht in seine Endposition eintauchen - das System kann in diesem Fall nicht verriegelt werden.
Treffen die Verriegelungskugeln 74 hingegen auf die Rillen 78, kann der Verriegelungsstößel 79 in seine Endposition eintauchen (Fig.33) und so die Drehbewegung der Schaltachse 64 blockieren. Zum Entsperren muss lediglich der Verriegelungsstößel 79 in die Position 2 (Fig.31) zurückgezogen werden. Dieser Aufbau ermöglicht das Entsperren der Schaltachse 64 auch unter Einwirkung eines Drehmomentes (z.B. hervorgerufen durch eine unter Spannung stehende Tür).
Nur im entsperrten Zustand Fig.31 ist ein an das Zuhaltemodul (z.B. Fig.27) angebautes Modul (z.B. ein Schlüsselmodul 15) bedienfähig.
Der Verriegelungsstößel 79 kann z.B. von einem Hubmagneten 81 betätigt werden.
Die Position der Hubstange 82 des Hubmagneten 81 kann separat elektrisch überwacht werden.
Auf diese Weise kann sowohl die Stellung der Schaltachse 64 als auch der Schaltzustand des Hubmagneten 81 überwacht und in einer Sicherheitsschaltung ausgewertet werden.
Je nach Anforderungen kann das Verriegelungssystem nach dem Arbeits- oder dem Ruhestromprinzip aufgebaut werden.
Im Ruhestromprinzip ist der Verriegelungsstößel 79 in der Position 1 (Fig.33). Die Schaltachse 64 ist verriegelt und kann nicht gedreht werden. Zum Entsperren muss der Hubmagnet 81 bestromt werden. Dabei wird der Verriegelungsstößel 79 in die Position 2 (Fig.31) zurückgezogen. In diesem Zustand ist die Sperre aufgehoben und die Schaltachse 64 kann gedreht werden. Dadurch ist auch das angebaute Modul (z.B. das Schlüsselmodul 15) funktionsfähig.
Das Arbeitsstromprinzip ist die Umkehrung des Ruhestromprinzips. Dabei ist für die Verriegelung die Bestromung des Hubmagneten 81 erforderlich. Im unbestromten Zustand ist der Hubmagnet 81 in seiner Endstellung und der Verriegelungs-stößel 79 ist in der Position 2 (Fig.31).
In der Praxis wird überwiegend das Ruhestromprinzip verwendet. Selbst bei Spannungsausfall bleibt das System verriegelt und verhindert dadurch gefährliche Zustände. Auch die hohe thermische Belastung des Hubmagneten wird durch das Ruhestromprinzip reduziert.

[0068] Soll auch eine zweite Drehposition der Schaltachse 64 verriegelt werden, sind in dem Verriegelungselement 77 neben den Rillen 78 weitere Rillen 83 erforderlich Fig.45,46).
Die Verriegelung dieser zweiten Drehachsenposition erfolgt in der bereits beschriebenen Art und Weise.

[0069] Um bestimmte Handlungsabfolgen beim Zutritt zu gefährlichen Maschinen und Anlagen zu erzwingen, sind u.a. Schlüsselmodule erforderlich. Sie ermöglichen den Aufbau von Schlüsseltransfersystemen.

[0070] Die heute bekannten Schlüsseltransfersysteme funktionieren nach dem Drehschlüsselprinzip. Ein Schlüssel wird in ein Schloss gesteckt. Nur wenn der richtige Schlüssel verwendet wird, kann dieser komplett in das Schloss eingesteckt werden. Mit der anschließenden Drehbewegung des Schlüssels werden über komplizierte Mechanismen Stößel, Bolzen Scheiben oder Stifte bewegt, die wiederum weitere Funktionen auslösen.
Ein Nachteil dieser Systeme ist der relativ hohe Verschleiß und die große Anfälligkeit gegen Verschmutzung. Die komplexe Mechanik führt zu weiteren Nachteilen in der Herstellung und der Störanfälligkeit.

[0071] Das hier beschriebene Schlüsselmodul funktioniert nach dem Steckschlüsselprinzip. Während der Schlüssel in einer Linearbewegung in das Schloss eingesteckt wird, wird über einen Kodiermechanismus der Schlüssel überprüft. Handelt es sich um einen falschen Schlüssel, blockiert das Kodiersystem den Schlüssel.
Dieses System ist einfach aufgebaut, dennoch sehr stabil, nicht empfindlich gegen Verschmutzung und sehr sicher gegen äußere Manipulation. Die Schlüsselform bietet zudem ergonomische Vorteile.
Die Funktionsweise des Schlüsselmoduls ist anhand der Figuren 48 bis 59 näher beschrieben.
Der Schlüssel 17 besteht im wesentlichen aus drei Bereichen. Der Bereich 84 entspricht in seiner Form und Funktion der eines Betätigers Fig.13. Im Abschnitt 85 befinden sich die Kodierflächen 86. Der hintere Schlüsselbereich 87 dient als Greiffläche.
In dem Kodiergehäuse 88 ist das Kodierelement 89 um die Achse 90 drehbar gelagert. Mit Hilfe von Federn (nicht dargestellt) wird das Kodierelement 89 in die Vorzugsposition (Fig.51) gebracht. Beim Einführen des Schlüssels 17 in das Schlüsselgehäuse 91 stößt die Schlüsselfläche 92 an die Nocke 93 des Kodierelementes 89. Im weiteren Verlauf der linearen Schlüsselbewegung wird das Kodierelement 89, gegen die Federkraft, um die Achse 90 gedreht. Dabei tauchen die Kodierflächen 96 des Kodierelementes 89 in die entsprechenden Kodierflächen 96 des Schlüssels 17 ein. Zusätzlich greift die Nocke 94 des Kodierelementes 89 in die Vertiefung 95 des Schlüssels 17. Nur wenn die Kodierungen von Kodierelement 89 und Schlüssel 17 zueinander passen, kann der Schlüssel in seine Endstellung gesteckt werden.
Erst nachdem die Kodierflächen 86 und 96 komplett ineinander greifen, wird die Hauptachse 26 in der beschriebenen Art bewegt.

[0072] Beim Herausziehen des Schlüssels 17 wird zunächst das Kodierelement 89 von der Nocke 94 mitbewegt. Die zusätzlich wirkende Federkraft bringt das Kodierelement 89 schließlich wieder in die Ausgangsposition Fig.51.
Bei einem Schlüssel mit falscher Kodierung können die Kodierflächen 96 nicht komplett in die Kodierflächen 86 des Schlüssels 17 eintauchen. Es kommt zur Klemmung von Schlüssel 17 und Kodierelement 89, der Schlüssel ist in seiner Linearbewegung gesperrt.

[0073] Figur 19 zeigt ein Beispiel einer zusammengebauten Funktionseinheit 1a. Folgende Module und Teile sind hier zu sehen: ein Betätigermodul 10, der zugehörende Betätiger 12 und ein Zwischenbetätigermodul 11, der zugehörende Betätiger 12b, Bajonettringe 13, ein Vorhängeschlossmodul 14, ein Schlüsselmodul 15, zugehörenden Schlüssel 17 und ein Endmodul 16.
Das Betätigermodul 10 ist mit den Montagebohrungen 18a versehen. Die Bajonettringe 13 sind mit den Montagebohrungen 18 und Endmodul 16 mit den Montagebohrungen 18b ausgestattet. Die komplette Einheit 1a wird z.B. auf einem Türpfosten montiert. Wobei der Betätiger 12, oder 12a oder 12b so an der Tür befestigt ist, dass der Betätiger in die Einführöffnung 19 eingeführt werden kann.

Beispiel für einen möglichen Einsatz:

[0074] Zu Wartungszwecken ist der Zutritt zu einer Taumelmischanlage erforderlich. Dabei kann der Zustritt über einen Sicherheitsschalter abgesichert sein. Die Taumelmischabdeckung könnte über ein mechanisches Schlüsseltransfersystem gesichert sein. Durch die Kombination eines Sicherheitsschalters und eines Schlüsselmoduls an der Zugangstüre erhält man einen Schlüssel, der zur Öffnung der Taumelmischabdeckung erforderlich ist. Erst nachdem dieser Schlüssel in das zugehörende Schlüsselmodul eingesteckt wurde, erhält man einen zweiten Schlüssel, den man zu sich nimmt. Um die Maschine wieder in Betrieb setzen zu können ist es zwingend notwendig den Vorgang in umgekehrter Reihenfolge auszuführen. Zur weiteren Absicherung könnte auch ein Vorhängeschlossmodul integriert werden. Systeme dieser Art werden u.a. benutzt um Zugänge von Maschinen und Anlagen zu überwachen und/oder abzusichern, bestimmte Handlungsreihenfolgen in der Bedienung von (Haupt) Schalter, Erdungsschaltern, Ventile u.ä. zu erzwingen.

Vorteile:

[0075] Durch seine Modulbauweise ist dieses System sehr flexibel und kann den jeweiligen Anforderungen optimal angepasst werden. Durch Austauschen, Umgruppieren oder durch Ergänzen weiterer Module kann dieses System auch nachträglich geändert werden. Der Aufbau und die Werkstoffwahl gewähren eine sehr hohe Stabilität. Durch die redundante Ausführung der wesentlichen Teile reduziert sich der Verschleiß, gegenüber den bisher bekannten Wettbewerbssystemen, um ca. 75% und steigert wesentlich das Sicherheitsniveau.
Der hier beschriebene Aufbau ermöglicht die Überwachung mehrerer Zugänge mit nur einem System.

[0076] Durch die erfindungsgemäße Kombination der Funktionen von Schalter- und Schlüsseltransfersystemen in einem System, werden die verschiedenen Funktionen vorteilhaft in einer Produktgruppe vereint. Diese Produktgruppe beinhaltet ebenfalls persönliche Schutzmaßnahmen in Form von Vorhängschlossmodulen, die mittels eines Vorhängeschlosses gegen Betätigung gesichert werden können.

[0077] Das erfindungsgemäße System ist aus mehreren separaten Modulen aufgebaut, die alle mittels einem gleichförmigen Bajonettverschluss miteinander verbunden werden können. Die Funktionen der Einzelmodulen sind unabhängig von den der anderen Modulen. Die Gesamtfunktion wird erst durch den Zusammenbau zu einem System definiert.
Dadurch kann das erfindungsgemäße System an die verschiedenen anwendungsspezifischen Anforderungen angepasst werden. Bestehende Systeme können in einfacher Art und Weise modifiziert werden.

Ansprüche

1. Schlüsseltransferschaltersystem mit einer Sicherheitseinrichtung, die eine Schaltereinrichtung mit wenigstens einem Schaltelement sowie einer Betätigungseinrichtung mit einem zugehörigen Betätiger aufweist, wobei ein Übertragungselement zwischen der Betätigungseinrichtung und der Schaltereinrichtung vorgesehen ist, das einerseits mit dem Schaltelement und andererseits mit dem Betätiger (12) kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement im wesentlichen durch eine Übertragungswelle als Hauptachse (26) mit einem Betätigungsbereich und mit einem Schaltbereich oder -ende gebildet ist, deren Betätigungsbereich oder Ende an eine Vorrichtung (2) zum Umsetzen einer translatorischen Bewegung des Betätigers (12) in eine rotatorische Bewegung der Hauptachse (26) angeschlossen ist und dass die Hauptachse (26) in beide Drehrichtungen zwangsangetrieben ist.

2. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Einführöffnung (19) für das Einstecken und Entnehmend des Betätigers (12) hat und zum Umsetzen der translatorischen Bewegung des Betätigers (12) in eine rotatorische Bewegung der Hauptachse (26) ein von dem Betätiger (12) bei einer Einsteck- oder Entnehmbewegung antreibbares Getriebe, vorzugsweise ein Kurvengetriebe (3) mit zumindest einer Kurvenscheibe (20a,20b) oder Nockenscheibe, die eine über ein Eingriffsglied (28) mit der Hauptachse (26) gekoppelte Antriebskurve hat.

3. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurvengetriebe (3) wenigstens eine Kurvenscheibe mit einer randoffenen, klauenförmigen Betätigungsöffnung (21,22) zum Eingreifen des Betätigers (12) sowie eine schlitzförmige Antriebskurve (29a,29b) für das mit der Hauptachse (26) verbundene Eingriffsglied (28) aufweist.

4. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vorzugsweise parallel angeordnete, von einem Betätiger (12) verdrehbare Kurvenscheiben (20a,20b) vorgesehen sind, die gleichzeitig von einem Betätiger (12) antreibbar und über separate Eingriffsglieder (28) mit der Hauptachse (26) gekoppelt sind.

5. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsglied durch einen etwa radial zur Hauptachse (26) orientierten und mit dieser verbundenen Antriebsarm (28) gebildet ist.

6. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arretiervorrichtung zum Arretieren der Kurvenscheibe(n) (20a,20b) oder dergleichen Getriebeelement bei entnommenem Betätiger (12) vorgesehen ist.

7. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kurvenscheiben (20a,20b) parallel nebeneinander beabstandet angeordneten und auf einer Lagerachse (24) axial verschiebbar gelagert sind und von dem Betätiger (12) bei dessen Einstecken oder Entnehmen zwischen einer Arretierstellung wind einer Freigabestellung auf der Lagerachse (24) axial gegen eine Rückstellkraft verstellbar sind und dass wenigstens ein Arretierelement (33) zum Blockieren der Drehbewegung der Kurvenscheiben (20a,20b) in Arretierstellung vorgesehen ist.

8. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement durch einen mit der Hauptachse (26) verbundenen und an dieser abstehenden Arretiervorsprung oder Arretierstift (33) gebildet ist, der etwa radial an der Hauptachse (26) angreift und dass die Kurvenscheibe(n) (20a,20b) oder dergleichen Getriebeelement eine Öffnung zum Eingreifen des Arretierstifts (33) in Arretierstellung aufweist.

9. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtung (63) und die Betätigungseinrichtung (10) sowie gegebenenfalls weitere Betätigungseinrichtungen oder dergleichen Funktionseinrichtungen als Module ausgebildet sind und jeweils Anschlüsse zum lösbaren Verbinden miteinander sowie jeweils in Montagestellung fluchtende und über Kupplungselemente einer Kupplung lösbar miteinander verbindbare (Teil-) Hauptachsen (26) aufweisen.

10. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise mehrere Betätigermodule (10) in gegebenenfalls unterschiedlichen Ausführungen, beispielsweise Schlüsselmodule (15) mit einem Schlüssel (17) als Betätiger (12) und/oder Vorhängeschlossmodule mit einem nicht abziehbaren Schlüssel (17) als Betätiger vorgesehen sind.

11. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass außer Betätigermodulen (10) in unterschiedlichen Ausführungsformen und Schaltermodulen (63), Zuhaltemodule mit wenigstens einem Betätiger (12) sowie mit einem Verriegelungssystem vorgesehen sind.

12. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigermodule (10) mehrere, unterschiedlich orientierte Einführöffnungen (19) für Betätiger (12), Schlüssel (17) oder dergleichen aufweisen.

13. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Module Gehäuse mit Montagebohrungen (18,18a,18b) zum Anbringen beispielsweise an einem Türpfosten oder dergleichen Trägerteil aufweisen.

14. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigermodul (10) als Zwischenmodul mit beidseitig an zwei gegenüber liegenden Seiten des Moduls zugänglicher Hauptachse (26) und dort befindlichen Kupplungselementen sowie mit Anschlüssen für weitere Module ausgebildet ist.

15. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigermodul (10) als Endmodul mit einseitig zugänglicher Hauptachse (26) und dort befindlichem Kupplungselement sowie mit einem Anschluss für weitere Module ausgebildet ist.

16. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die (Teil-) Hauptachse (26) von einer Anschlussseite zur gegenüber liegenden erstreckt und an beiden Enden Kupplungselemente aufweist.

17. Schlüsseltransferschaltersystem insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung als Schlüsselmodul (15) ausgebildet ist und dass als Betätiger (12) ein Steckschlüssel dient.

18. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (17) für das Schlüsselmodul (15) einen Betätigungsabschnitt (84), einen Kodierabschnitt (85) sowie einen Griffabschnitt (87) aufweist.

19. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlüsselmodul (15) wenigstens eine Einführöffnung mit anschließendem Einführkanal für den Schlüssel (17) aufweist und dass innerhalb des Einführkanals ein Kodierelement (89) mit für einen zugeordneten Schlüssel (17) passenden Kodierungen angeordnet ist.

20. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodierelement (89) im wesentlichen walzensegmentartig ausgebildet und um eine Achse (90) schwenkbar gelagert ist, dass es mit seiner gekrümmten Außenseite beim Einstecken eines Schlüssels (17) auf diesem abwälzbar ist und an seiner gekrümmten Außenseite zu einem zugeordneten Schlüssel mit Kodierungen (86) passende Kodierflächen (96) hat.

21. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlüsselkodierung (86) und die Kodierflächen (96) des Kodierelements (89) als ineinander greifende Elemente ausgebildet sind, vorzugsweise als Vertiefungen und in diese passgenau eingreifende Vorsprünge.

22. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigermodul als Vorhängeschlossmodul ausgebildet ist und dass der nicht abziehbare Schlüssel als Betätiger dient.

23. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Module als Bajonettverschlüsse (5) ausgebildet sind.

24. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonettverschluss (5) an den Modulen jeweils Bajonettkränze (38,39) mit Bajonettnuten (42,43) sowie einen separaten Bajonettring (13) mit innenseitig vorstehenden Bajonettnocken (50,51) aufweist.

25. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Bajonettrings (13) in Schließlage mit den angrenzenden Außenkonturen der miteinander verbundenen Module etwa fluchtet.

26. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Module zur Montage in unterschiedlichen Drehpositionen der Module, vorzugsweise zumindest in zwei um etwa 90° zueinander verdrehten Montagepositionen ausgebildet sind.

27. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Module an ihren Anschlussseiten formschlüssig ineinander greifende Anformungen aufweisen, und dass vorzugsweise an einem Modul ein von einer runden Form abweichender, insbesondere mehrkantiger Vorsprung (41) und an einem anzukoppelnden Modul eine zu dem Vorsprung komplementäre Vertiefung (40) vorgesehen ist.

28. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (41) beziehungsweise die Vertiefung (40) an den Anschlussseiten der Module innerhalb der Bajonettkränze (38,39) der Modul-Anschlüsse angeordnet sind.

29. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (41) und die Vertiefung (40) rechteckig, insbesondere quadratisch ausgebildet sind.

30. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände des Vorsprungs (41) konisch zum freien Ende verjüngend und die Seitenwände der Vertiefung (40) insbesondere dazu passend schräg ausgebildet sind.

31. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente der etwa fluchtenden Hauptachsen (26) der einzelnen Module jeweils Teil einer Klauenkupplung (4) sind und dass die Kupplungselemente axial vorstehende, ineinander greifende Klauen (59a,59b) aufweisen.

32. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen (59a,59b) der Kupplungselemente segmentförmig mit radial orientierten Seitenflanken ausgebildet sind und dass die Umfangserstreckung aller Segmente eines Kupplungselementes gemeinsam gleich oder kleiner ist als 180°.

33. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klauen (59a,59b) der Kupplungselemente in radialer Richtung über einen äußeren Teilbereich der Stirnseite der Hauptachse (26) erstrecken und etwa kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

34. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente jeweils vier Klauen (59a,59b) aufweisen, die sich über einen Umfangsabschnitt jeweils von etwa 45° oder 60° oder von etwa 30° erstrecken.

35. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen (59a,59b) des an einem Ende einer Hauptachse (26) angeordneten Kupplungselementes einen Versatz in Rotationsrichtung von vorzugsweise etwa 30° zu den Klauen des am anderen Ende dieser Hauptachse (26) angeordneten Kupplungselementes aufweisen.

36. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltermodul eine Rücksetzvorrichtung zum Rücksetzen der im Schaltermodul befindlichen Schaltelemente bei Entfernung eines angeschlossenen Betätigermoduls (10) aufweist und dass die Rücksetzvorrichtung vorzugsweise eine Schalterfeder (66) zum Bewegen der Schaltachse (64) in eine definierte Ausgangslage hat.

37. Schlüsseltransferschaltersystem nach einem der Ansprüche 9 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuhaltemodul einen Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln der Drehbewegung einer im Zuhaltemodul angeordneten, mit einer Hauptachse (26) eines angeschlossenen Betätigermoduls (10) koppelbaren Schaltachse (64) aufweist.

38. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus des Zuhaltemoduls ein mit dem Gehäuse des Moduls verbundenes Verriegelungselement (77) mit einer Durchtrittsöffnung aufweist, in deren Innenwand (80) axial orientierte Rillen (78) für Verriegelungskugeln (74) vorgesehen sind, die in einer in die Durchtrittsöffnung des Verriegelungselements eingreifenden Hülse der Schaltachse in Querbohrungen (73) radial beweglich gelagert sind, und dass ein axial innerhalb der Durchtrittsöffnung verschiebbarer Verriegelungsstößel (79) mit einem der Durchtrittsöffnung entsprechenden Durchmesser und einem am freien Ende vorgesehenen Ansatz mit reduziertem Durchmesser vorgesehen ist.

39. Schlüsseltransferschaltersystem nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstößel mit einem Antrieb, insbesondere mit einem Hubmagneten (81) verbunden ist.

Claims

1. Key transfer switch system having a safety device which comprises a switch device with at least one switch element and an actuating device with an associated actuator, wherein a transmission element is provided between the actuating device and the switch device, which (transmission element) may be coupled to the switch element on the one hand and to the actuator (12) on the other hand, characterised in that the transmission element is essentially formed by a transmission shaft as the main shaft (26) with an actuating region and with a switching region or end, the actuating region or end of which is attached to an apparatus (2) for converting a translational movement of the actuator (12) into a rotary movement of the main shaft (26) and in that the main shaft (26) is forcibly driven in both directions of rotation.

2. Key transfer switch system according to claim 1, characterised in that the apparatus (2) has an insertion opening (19) for the insertion and removal of the actuator (12) and for converting the translational movement of the actuator (12) into a rotary movement of the main shaft (26) it has a gear, preferably a cam mechanism, that can be driven by the actuator (12) in an insertion or removal motion, having at least one cam disc (20a, 20b) or cam which has a drive cam coupled to the main shaft (26) via an engagement member (28).

3. Key transfer switch system according to claim 1 or 2, characterised in that the cam gear (3) has at least one cam disc with a claw-shaped actuating opening (21, 22) open at its edges, for engaging the actuator (12), and a slot-shaped drive cam (29a, 29b) for the engagement member (28) connected to the main shaft (26).

4. Key transfer switch system according to claim 3, characterised in that two preferably parallel mounted cam discs (20a, 20b) are provided which can be rotated by an actuator (12), which are simultaneously driveable by an actuator (12) and are coupled to the main shaft (26) via separate engagement members (28).

5. Key transfer switch system according to one of claims 2 to 4, characterised in that the engagement member is formed by a drive arm (28) oriented substantially radially to the main shaft (26) and connected thereto.

6. Key transfer switch system according to one of claims 1 to 5, characterised in that a locking device is provided for locking the cam disc(s) (20a, 20b) or similar gear element once the actuator (12) has been removed.

7. Key transfer switch system according to claim 6, characterised in that the two cam discs (20a, 20b) are arranged side by side, parallel and spaced from one another and are mounted in axially movable manner on a bearing shaft (24) and are axially adjustable on the bearing shaft (24) between a locking position and a release position, counter to a restoring force, by the actuator (12) during the insertion or removal thereof, and in that at least one locking element (33) is provided for blocking the rotary movement of the cam discs (20a, 20b) in the locking position.

8. Key transfer switch system according to claim 7, characterised in that the locking element is formed by a locking projection or locking pin (33) connected to the main shaft (26) and protruding therefrom, said locking projection or locking pin (33) acting substantially radially on the main shaft (26), and in the cam disc(s) (20a, 20b) or similar gear element(s) have an opening for engaging the locking pin (33) in the locking position.

9. Key transfer switch system according to one of claims 1 to 8, characterised in that the switch device (63) and the actuating device (10) and optionally other actuating devices or similar functional devices are constructed as modules and each have connectors for releasably connecting to one another and (partial) main shafts (26) that are aligned in the mounting position that can be releasably connected to one another via coupling elements of a coupling.

10. Key transfer switch system according to claim 9, characterised in that a plurality of actuator modules (10) of optionally different constructions, for example key modules (15) having a key (17) as actuator (12) and/or padlock modules with a non-removable key (17), are selectively provided as actuators.

11. Key transfer switch system according to claim 9 or 10, characterised in that apart from actuator modules (10) of different embodiments and switch modules (63), closing modules having at least one actuator (12) and having a locking system are provided.

12. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 11, characterised in that the actuator modules (10) comprise a plurality of differently oriented insertion openings (19) for actuators (12), keys (17) or the like.

13. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 12, characterised in that the modules have housings with assembly bores (18, 18a, 18b) for mounting for example on a door post or similar supporting member.

14. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 13, characterised in that the actuator module (10) is constructed as an intermediate module with a main shaft (26) accessible on both sides on two opposite sides of the module and with coupling elements provided thereon and with connectors for other modules.

15. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 13, characterised in that the actuator module (10) is constructed as an end module with a main shaft (26) accessible on one side and with a coupling element provided thereon and with a connector for other modules.

16. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 14, characterised in that the (partial) main shaft (26) extends from one side of the connector to the opposite side and has coupling elements at both ends.

17. Key transfer switch system particularly according to one of claims 1 to 14, characterised in that the actuating device is constructed as a key module (15) and in that a socket key serves as the actuator (12).

18. Key transfer switch system according to claim 17, characterised in that the key (17) for the key module (15) comprises an actuating portion (84), a coding portion (85) and a handle portion (87).

19. Key transfer switch system according to claim 17 or 18, characterised in that the key module (15) comprises at least one insertion opening with adjoining insertion channel for the key (17) and in that inside the insertion channel is arranged a coding element (89) having codings that fit an associated key (17).

20. Key transfer switch system according to one of claims 17 to 19, characterised in that the coding element (89) is substantially in the shape of a roller segment and is mounted to be pivotable about a spindle (90), in that on insertion of a key (17) it is adapted to roll along the latter with its curved exterior and has coding surfaces (96) on its curved exterior that fit an associated key with codings (86).

21. Key transfer switch system according to one of claims 17 to 20, characterised in that the key coding (86) and the coding surfaces (96) of the coding element (89) are constructed as elements engaging with one another, preferably as depressions and precisely fitting projections that engage therein.

22. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 21, characterised in that the actuator module is constructed as a padlock module and in that the non-removable key acts as actuator.

23. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 22, characterised in that the connectors of the modules are in the form of bayonet closures (5).

24. Key transfer switch system according to claim 23, characterised in that the bayonet closure (5) on the modules comprises in each case bayonet rims (38, 39) with bayonet grooves (42, 43) and a separate bayonet ring (13) with bayonet carns (50, 51) projecting on the inside.

25. Key transfer switch system according to claim 23 or 24, characterised in that in the closed position the outer contour of the bayonet ring (13) is substantially aligned with the adjacent outer contours of the interconnected modules.

26. Key transfer switch system according to one of claims 23 to 25, characterised in that the connectors of the modules are designed for assembly in different positions of rotation of the modules, preferably in at least two assembly positions rotated through about 90° to one another.

27. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 26, characterised in that the modules comprise on their connecting sides formations that interlockingly engage with one another, and in that a projection (41) that is other than round in shape, particularly polygonal, is preferably provided on one module and a recess (40) that is complementary to the projection is provided on a module that is to be coupled thereto.

28. Key transfer switch system according to claim 27, characterised in that the projection (41) or the recess (40) is provided on the connecting sides of the modules within the bayonet rims (38, 39) of the module connectors.

29. Key transfer switch system according to claim 27 or 28, characterised in that the projection (41) and the recess (40) are of rectangular, in particular square configuration.

30. Key transfer switch system according to one of claims 27 to 29, characterised in that the side walls of the projection (41) are constructed so as to taper conically towards the free end and the side walls of the recess (40) are of sloping construction in particular so as to fit them.

31. Key transfer switch system according to one of claims 1 to 30, characterised in that the coupling elements of the substantially aligned main shafts (26) of the individual modules are each part of a claw coupling (4) and In that the coupling elements have axially projecting claws (59a, 59b) engaging in one another.

32. Key transfer switch system according to claim 31, characterised in that the claws (59a, 59b) of the coupling elements are segment-shaped with radially oriented side flanks and in that the circumferential extent of all the segments of a coupling element together is less than or equal to 180°.

33. Key transfer switch system according to claim 31 or 32, characterised in that the claws (59a, 59b) of the coupling elements extend radially over an outer partial region of the end face of the main shaft (26) and are substantially in the form of truncated cones.

34. Key transfer switch system according to one of claims 31 to 33, characterised in that the coupling elements each have four claws (59a, 59b) which extend over a circumferential portion of about 45' or 60° or about 30°.

35. Key transfer switch system according to one of claims 31 to 34, characterised in that the claws (59a, 59b) of the coupling element arranged at one end of a main shaft (26) have an offset in the direction of rotation of preferably about 30° to the claws of the coupling element arranged at the other end of this main shaft (26).

36. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 35, characterised in that the switch module has a resetting device for resetting the switch elements located in the switch module on removal of a connected actuator module (10) and in that the resetting device preferably has a switch spring (66) for moving the switching spindle (64) into a defined starting position.

37. Key transfer switch system according to one of claims 9 to 36, characterised in that the shutting module comprises a locking mechanism for locking the rotary movement of a switching spindle (64) arranged in the shutting module and adapted to be coupled to a main shaft (26) of a connected actuator module.

38. Key transfer switch system according to claim 37, characterised in that the locking mechanism of the shutting module comprises a locking element (77) connected to the housing of the module and provided with a through-opening in the inner wall (80) of which are provided axially oriented channels (78) for locking balls (74) which are mounted to be radially movable in transverse bores (73) in a sleeve of the switching spindle that engages in the through-opening of the locking element, and in that a locking ram (79) is provided that is axially movable within the through-opening, with a diameter corresponding to the through-opening and with an attachment of reduced diameter provided at the free end.

39. Key transfer switch system according to claim 37 or 38, characterised in that the locking ram is connected to a drive, particularly to a solenoid (81).

Revendications

1. Système de commutateur à transfert de clé, avec un dispositif de sécurité qui présente un dispositif commutateur doté d'au moins un élément de commutation et un dispositif d'actionnement doté d'un actionneur associé, sachant qu'un élément de transmission est prévu entre le dispositif d'actionnement et le dispositif commutateur, élément qui peut être couplé d'une part à l'élément de commutation et d'autre part à l'actionneur (12), caractérisé en ce que l'élément de transmission est formé pour l'essentiel par un arbre de transmission comme axe principal (26) doté d'une région ou extrémité d'actionnement et d'une région ou extrémité de commutation, la région ou extrémité d'actionnement étant raccordée à un dispositif (2) destiné à transformer un mouvement de translation de l'actionneur (12) en un mouvement de rotation de l'axe principal (26), et en ce que l'axe principal (26) est entraîné de manière forcée dans les deux sens de rotation.

2. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (2) possède une ouverture d'introduction (19) pour insérer et enlever l'actionneur (12) et, afin de transformer le mouvement de translation de l'actionneur (12) en un mouvement de rotation de l'axe principal (26), un mécanisme de transmission pouvant être entraîné par l'actionneur (12) lors d'un mouvement d'insertion ou d'enlèvement, de préférence un mécanisme à cames (3) avec au moins un disque à came (20a, 20b) ou une came disque, qui possède une came d'entraînement couplée à l'axe principal (26) par l'intermédiaire d'un organe d'engagement (28).

3. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mécanisme à cames (3) présente au moins un disque à came doté d'une ouverture d'actionnement (21, 22) en forme de mâchoire, ouverte sur le bord, pour l'engagement de l'actionneur (12), ainsi qu'une came d'entraînement (29a, 29b) en forme de fente pour l'organe d'engagement (28) relié à l'axe principal (26).

4. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu deux disques à came (20a, 20b) disposés de préférence en parallèle, pouvant être déplacés en rotation par un actionneur (12), qui peuvent être simultanément entraînés par un actionneur (12) et sont couplés à l'axe principal (26) par l'intermédiaire d'organes d'engagement séparés (28).

5. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe d'engagement est formé par un bras d'entraînement (28) orienté environ radialement à l'axe principal (26) et relié à ce dernier.

6. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de blocage pour bloquer le ou les disques à came (20a, 20b) ou éléments de transmission analogues lorsque l'actionneur (12) est enlevé.

7. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux disques à came (20a, 20b) sont disposés en étant juxtaposés en parallèle à distance l'un de l'autre et sont montés à coulissement axial sur un axe de palier (24), et ils peuvent être, par l'actionneur (12) lors de son insertion ou de son enlèvement, déplacés axialement entre une position de blocage et une position de libération sur l'axe de palier (24) à l'encontre d'une force de rappel, et en ce qu'il est prévu au moins un élément de blocage (33) pour bloquer le mouvement de rotation des disques à came (20a, 20b) dans la position de blocage.

8. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de blocage est formé par une saillie de blocage ou un ergot de blocage (33) relié à l'axe principal (26) et faisant saillie de ce dernier, saillie ou ergot qui s'étend environ radialement à l'axe principal (26), et en ce que le ou les disques à came (20a, 20b) ou éléments de transmission analogues présentent une ouverture pour l'engagement de l'ergot de blocage (33) dans la position de blocage.

9. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif commutateur (63) et le dispositif d'actionnement (10) ainsi qu'éventuellement d'autres dispositifs d'actionnement ou dispositifs fonctionnels analogues sont réalisés sous forme de modules et présentent, respectivement, des raccords pour les relier de manière amovible entre eux ainsi que, respectivement, des axes principaux (partiels) (26) qui peuvent être reliés de manière amovible entre eux par l'intermédiaire d'éléments d'accouplement d'un accouplement et qui sont alignés dans la position de montage.

10. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est sélectivement prévu plusieurs modules d'actionneur (10) dans des exécutions éventuellement différentes, par exemples des modules de clé (15) avec une clé (17) comme actionneur (12), et/ou des modules de cadenas avec une clé non extractible (17) comme actionneur.

11. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'en plus de modules d'actionneur (10) dans différentes formes de réalisation, et de modules de commutateur (63), il est prévu des modules de maintien dans l'état fermé avec au moins un actionneur (12) ainsi qu'avec un système de verrouillage.

12. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les modules d'actionneur (10) présentent plusieurs ouvertures d'introduction (19), d'orientations différentes, pour des actionneurs (12), des clés (17) ou analogues.

13. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les modules présentent des boîtiers avec des orifices de montage (18, 18a, 18b) pour l'installation par exemple sur un montant de porte, ou un élément porteur analogue.

14. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le module d'actionneur (10) est conçu comme module intermédiaire avec un axe principal (26) accessible de part et d'autre sur deux côtés opposés du module et des éléments d'accouplement présents sur ces côtés, ainsi qu'avec des raccords pour d'autres modules.

15. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le module d'actionneur (10) est conçu comme module terminal avec un axe principal (26) accessible d'un seul côté et un élément d'accouplement présent sur ce côté, ainsi qu'avec un raccord pour d'autres modules.

16. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'axe principal (partiel) (26) s'étend d'un côté de raccordement au côté opposé, et présente des éléments d'accouplement aux deux extrémités.

17. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement est réalisé sous forme de module de clé (15), et en ce qu'une clé à insertion sert d'actionneur (12).

18. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la clé (17) pour le module de clé (15) présente une partie d'actionnement (84), une partie de codage (85) et une partie de préhension (87).

19. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que le module de clé (15) présente au moins une ouverture d'introduction suivie d'un canal d'introduction pour la clé (17), et en ce qu'un élément de codage (89) pourvu de codages adaptés à une clé associée (17) est disposé à l'intérieur du canal d'introduction.

20. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que l'élément de codage (89) est réalisé essentiellement en forme de segment de cylindre et est monté à pivotement autour d'un axe (90), en ce qu'il peut rouler par sa face extérieure courbe sur une clé (17) lors de l'insertion de celle-ci, et en ce qu'il possède sur sa face extérieure courbe des surfaces de codage (96) adaptées à une clé associée pourvue de codages (86).

21. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que les codages (86) de la clé et les surfaces de codage (96) de l'élément de codage (89) sont réalisés sous la forme d'éléments entrant en prise mutuelle, de préférence sous la forme de renfoncements et de saillies s'engageant en ajustement précis dans ces renfoncements.

22. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 21, caractérisé en ce que le module d'actionneur est réalisé sous forme de module de cadenas, et en ce que la clé non extractible sert d'actionneur.

23. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 22, caractérisé en ce que les raccords des modules sont réalisés sous forme d'emboîtements à baïonnette (5).

24. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'emboîtement à baïonnette (5) sur les modules présente respectivement des couronnes de baïonnette (38, 39) avec des rainures de baïonnette (42, 43), ainsi qu'une bague de baïonnette séparée (13) avec des ergots de baïonnette (50, 51) faisant saillie sur le côté intérieur.

25. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que le contour extérieur de la bague de baïonnette (13) se trouve, dans la position fermée, approximativement en affleurement avec les contours extérieurs adjacents des modules reliés entre eux.

26. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que les raccords des modules sont conçus pour un montage dans différentes positions de rotation des modules, de préférence au moins dans deux positions de montage tournées d'environ 90° l'une par rapport à l'autre.

27. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 26, caractérisé en ce que les modules présentent sur leurs côtés extérieurs des formations entrant en prise mutuelle par complémentarité de forme et en ce que, de préférence, une saillie de forme différant d'une forme ronde, notamment une saillie polygonale (41), est prévue sur un module, et un renfoncement (40) complémentaire de la saillie est prévu sur un module à accoupler.

28. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 27, caractérisé en ce que la saillie (41) et le renfoncement (40) sont respectivement disposés sur les côtés de raccordement des modules à l'intérieur des couronnes de baïonnette (38, 39) des raccords des modules.

29. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 27 ou 28, caractérisé en ce que la saillie (41) et le renfoncement (40) sont réalisés rectangulaires, en particulier carrés.

30. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 27 à 29, caractérisé en ce que les parois latérales de la saillie (41) se rétrécissent coniquement en direction de l'extrémité libre, et les parois latérales du renfoncement (40) sont notamment réalisés avec une obliquité correspondante.

31. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que les éléments d'accouplement des axes principaux (26) approximativement alignés des modules individuels sont des parties respectives d'un accouplement à griffes (4), et en ce que les éléments d'accouplement présentent des griffes (59a, 59b) axialement saillantes, entrant en prise mutuelle.

32. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 31, caractérisé en ce que les griffes (59a, 59b) des éléments d'accouplement sont réalisées en forme de segments avec des flancs latéraux orientés radialement, et en ce que l'étendue circonférentielle de la totalité des segments d'un élément d'accouplement est inférieure ou égale à 180°.

33. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 31 ou 32, caractérisé en ce que les griffes (59a, 59b) des éléments d'accouplement s'étendent en direction radiale sur une région partielle extérieure de la face frontale de l'axe principal (26) et sont réalisées approximativement tronconiques.

34. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 31 à 33, caractérisé en ce que les éléments d'accouplement présentent respectivement quatre griffes (59a, 59b), qui s'étendent respectivement sur une portion de circonférence d'environ 45° ou 60°, ou d'environ 30°.

35. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 31 à 34, caractérisé en ce que les griffes (59a, 59b) de l'élément d'accouplement disposé à une extrémité d'un axe principal (26) présentent un décalage, dans le sens de rotation, de préférence d'environ 30° par rapport aux griffes de l'élément d'accouplement disposé à l'autre extrémité de cet axe principal (26).

36. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 35, caractérisé en ce que le module de commutateur présente un dispositif de remise à l'état initial pour remettre à l'état initial les éléments de commutation présents dans le module de commutateur lorsqu'un module d'actionneur raccordé (10) est retiré, et en ce que le dispositif de remise à l'état initial possède de préférence un ressort de commutateur (66) pour déplacer l'axe de commutation (64) dans une position initiale définie.

37. Système de commutateur à transfert de clé selon l'une des revendications 9 à 36, caractérisé en ce que le module de maintien dans l'état fermé présente un mécanisme de verrouillage pour verrouiller le mouvement de rotation d'un axe de commutation (64), disposé dans le module de maintien dans l'état fermé et pouvant être accouplé à un axe principal (26) d'un module d'actionneur raccordé (10).

38. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 37, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage du module de maintien dans l'état fermé présente un élément de verrouillage (77), relié au boîtier du module et doté d'une ouverture débouchante dans la paroi intérieure (80) de laquelle sont prévues des rainures orientées axialement (78) pour des billes de verrouillage (74), qui sont montées à déplacement radial dans des perçages transversaux (73) dans une douille de l'axe de commutation qui s'engage dans l'ouverture débouchante de l'élément de verrouillage, et en ce qu'il est prévu un coulisseau de verrouillage (79) pouvant coulisser axialement à l'intérieur de l'ouverture débouchante, doté d'un diamètre correspondant à l'ouverture débouchante et d'un embout de diamètre réduit prévu à l'extrémité libre.

39. Système de commutateur à transfert de clé selon la revendication 37 ou 38, caractérisé en ce que le coulisseau de verrouillage est relié à un entraînement, en particulier à un aimant de levage (81).

Zeichnung