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Die
Erfindung betrifft einen Befehlsschalter, insbesondere einen NOT-AUS-Schalter,
mit einem Betätiger
und einem dazu getrennt ausgeführten Kontaktgeber,
welcher am Betätiger
befestigbar ist. Der Betätiger
weist ein Gehäuse
und einen in diesem geführten
Stößel mit
einer Ruhe- und Betätigungsstellung
auf. Der Kontaktgeber umfasst ein Öffner-Schaltelement, welches
in der Betätigungsstellung
mittels des Stößels in
eine geöffnete
Stellung gebracht werden kann.
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Der
Befehlsschalter kann z.B. ein NOT-AUS-Schalter sein, welcher eine
topfförmige oder
pilzförmige
rote Kappe aufweist. Üblicherweise ist
die Kappe mit dem Stößel fest
verschraubt. Wird der Befehlsschalter betätigt, so wird der Stößel des Betätigers von
der Ruhestellung in die Betätigungsstellung
gebracht. Der Stößel unterbricht
dabei zwangsgeführt
die Kontakte des Öffner-Schaltelements,
so dass der Stromkreis z.B. einer angeschlossenen elektrischen Maschine
unterbrochen wird. Darüber
hinaus können
im Kontaktgeber – je
nach Anwendungsfall – weitere Öffner- und
Schließer-Schaltelemente
untergebracht sein, welche gemeinsam über den Stößel betätigt werden.
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Die
europäische
Norm EN 418 „Sicherheit von
Maschinen" aus dem
Jahre 1992 legt weiterhin die Sicherheitsanforderungen an NOT-AUS-Einrichtungen
fest. In Punkt 4.1.2. ist dazu beschrieben, dass das Befehlsgerät und sein
Stellteil nach dem Prinzip der Zwangsbetätigung arbeiten müssen. Ein Schalter
mit Zwangsöffnung
ist z.B. ein geeignetes Befehlsgerät.
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Der
Zustand des Öffner-Schaltelements kann
alternativ auch durch ein Überwachungsgerät abgefragt
werden, in dem z.B. ein Bitmuster über die geschlossenen Öffnerkontakte
des Öffner-Schaltelements eingekoppelt
wird und fortlaufend das empfan gene Ergebnis überprüft wird. Ein derartiges Überwachungsgerät ist z.B.
das ASI-F-Überwachungsgerät der Fa.
Siemens. Dieses Gerät
ist zudem busfähig, so
dass bei Ausbleiben des erwarteten Bitmusters über einen Bus datentechnisch
erreichbare Anlagenteile in einen sicheren Zustand gebracht werden
können.
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Der
Befehlsschalter ist ferner zweiteilig ausgeführt. Die Trennbarkeit ist deshalb
erforderlich, um den Befehlsschalter mittels des Betätigers z.B,
an einer Schaltschranktür,
Frontplatte oder Schalttafel befestigen zu können. Hierzu wird beispielsweise
der Betätiger
zur Montage durch eine verhältnismäßig kleine
Bohrung in einer Schaltschranktür
o.ä. geführt und
mittels einer Befestigungsmutter oder eines Klemmrings fest mit
dieser verbunden. Anschließend kann
der Kontaktgeber am Betätiger, üblicherweise mittels
einer Schnappoder Schraubverbindung, befestigt werden. Dadurch sind
auch die spannungsführenden
Teile des Befehlsschalters z.B. im Schaltschrank untergebracht.
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Wird
die Befestigung des Kontaktgebers am Betätiger nicht ordnungsgemäß ausgeführt, z.B.
weil der Kontaktgeber nicht richtig eingeschnappt ist, oder hat
sich die Schraubverbindung durch Vibrationen gelöst, so kann sich der Kontaktgeber
vom Betätiger lösen, ohne
dass dies bemerkt wird. Ein NOT-AUS-Stromkreis
bleibt dann trotz Betätigung des
NOT-AUS-Schalters
weiterhin geschlossen. Der NOT-AUS-Schalter verliert somit seine
Funktionsfähigkeit
und damit seine Schutzfunktion. Dies kann in Steuerungsanlagen zu
unabsehbaren Schäden
an Mensch und Anlagenteilen führen.
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Aus
der
DE 41 01 493 A1 ist
z.B. eine Befehlsschalter bzw. ein NOT-AUS-Schalter bekannt, welcher
eine Überwachung
der Funktion des Kontaktgebers ermöglicht.
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Nachteilig
darin ist, dass die Kontakte eines dort vorgesehenen Schließers zur Überwachung
des Kontaktgebers verschweißen oder
verkleben können,
so dass ein Löslösen des
Kontaktgebers vom Betätiger
nicht bemerkt wird, da die Kontakte des Schließers weiterhin geschlossen
bleiben.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass eine für den Schließerkontakt
vorgesehene Kontaktfeder, welche den Schließer im inaktiven Zustand geöffnet hält, brechen
kann. Auch in diesem Fall wird das Löslosen des Kontaktgebers vom
Betätiger
nicht erkannt.
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Es
ist somit eine Aufgabe der Erfindung einen Befehlsschalter anzugeben,
bei welchem eine nicht ordnungsgemäße Befestigung des Kontaktgebers
am Betätiger
sicher feststellbar ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
mit einem Befehlsschalter, insbesondere mit einem NOT-AUS-Schalter,
welcher einen Betätiger
und einen am Betätiger
befestigbaren Kontaktgeber aufweist. Der Betätiger weist ein Gehäuse sowie
einen in diesem geführten
Stößel mit
einer Ruhe- und Betätigungsstellung
auf. Der Kontaktgeber umfasst ein Öffner-Schaltelement, welches
in der Betätigungsstellung
mittels des Stößels in
eine geöffnete
Stellung gebracht werden kann. Zudem weist der Befehlsschalter ein
weiteres Schaltelement mit einem ersten Schaltstück und einem zweiten Schaltstück auf,
welches getrennt am Betätiger
und im/am Kontaktgeber angebracht ist. Das weitere Schaltelement
schließt dabei
nur, d.h. wird elektrisch leitend, wenn der Kontaktgeber ordnungsgemäß am Betätiger befestigt
ist.
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Der
große
Vorteil der Erfindung ist, dass durch die getrennte Ausführung des
Befehlsschalters zwangsweise die Schaltstücke des weiteren Schaltelements
voneinander getrennt werden, da diese an unterschiedlichen Bauteilen
des Befehlsschalters befestigt sind. Insbesondere sind das weitere
Schaltelement sowie der Befehlsschalter zweiteilig ausgeführt. Das
weitere Schaltelement ist folglich auch nur dann funktions- und
einsatzfähig,
wenn die beiden Teile – Betätiger und
Kontaktgeber – ordnungsgemäß miteinander
befestigt sind. Ein axialer oder radialer Versatz, eine Verkippung
oder Verdrehung zwischen Betätiger
und Kontaktgeber führen
dann dazu, dass die Kontakte der Schaltstücke untereinander keine leitende
Verbindung eingehen.
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Im
Vergleich zum Stand der Technik werden vorteilhaft punktuelle Verschweißungen oder
Verklebungen an den Kontakten der Schaltstücke sozusagen „auseinander
gerissen", in dem
der losgelöste Kontaktgeber
den jeweiligen Kontakt seines Schaltstücks „mitnimmt".
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In
einer ersten Ausführungsform
sind die Schaltstücke
des weiteren Schaltelements gegenüberliegend angeordnet. Hierzu
ist entweder das erste bzw. das zweite Schaltstück an der dem Kontaktgeber
zugewandten Gehäuseseite
des Betätigers
angebracht, während
das zweite bzw. das erste Schaltstück im oder am Kontaktgeber
angebracht ist. Dadurch ist vorteilhaft eine gute Möglichkeit
zur Ausrichtung der Schaltstücke
zueinander gegeben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind das Öffner-Schaltelement
und ein Schaltstück
des weiteren Schaltelements auf einer Leiterplatte im Kontaktgeber
angeordnet. Durch die Anordnung dieser elektrischen Komponenten
ist neben der mechanischen Fixierung im bzw. am Kontaktgeber auch eine
elektrische Verbindung, wie z.B. eine Reihenschaltung der elektrischen
Kontakte verschiedener Schaltelemente untereinander, in einfacher
Weise möglich.
Zudem kann die Leiterplatte auf einfache Weise in eine geeignete
Aussparung im Kontaktgeber eingeschoben werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind das erste Schaltstück aus mindestens zwei Kontaktstiften
und das zweite Schaltstück
aus einer Kontaktbrücke
gebildet. Die Kontaktbrücke
kann im einfachsten Falle ein elektrischer Leiter oder auch eine
Kontaktierungsfläche
sein. Im ordnungsgemäß montierten
Zustand des Kontaktgebers am Betätiger überbrückt diese
Kontaktbrücke
die beiden Kontaktstifte. Diese beiden Kontaktstifte können z.B.
auch an eine Außenseite
des Kontaktgebers zur externen Beschaltung geführt werden.
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Alternativ
können
die beiden Kontaktstifte auch im Gehäuse des Betätigers untergebracht werden,
wobei die Kontaktstifte dann untereinander elektrisch zu verbinden
sind. Auf der Seite des Kontaktgebers können zwei Kontaktierungsflächen angebracht
werden, welche je einem Kontaktstift gegenüberliegen. Die Kontaktierungsflächen können z.B. kleine
kreisförmige
ausgewiesene Flächen
auf einer Leiterplatte sein, die beispielsweise zu den externen Anschlusskontakten
an die Außenseite
des Kontaktgebers weitergeführt
werden.
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Durch
die Verwendung von Kontaktstiften als Teilstück des weiteren Schaltelements
ist eine äußerst exakte
Kontaktierung möglich.
Ist die Kontaktierungsfläche
bzw. sind die Kontaktierungsflächen der
Kontaktbrücke
im Verhältnis
zur Querschnittsfläche
eines Kontaktstifts nur wenig größer, so
können vorteilhaft
kleinste Montagefehler wie radiale Versätze, Verkippungen etc. sofort
erkannt werden. In diesen Fällen
ist eine Kontaktstiftspitze nicht mehr mit einer Kontaktierungsfläche elektrisch
verbunden.
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Die
Kontaktstifte sind vorzugsweise gefedert kontaktiert, wobei sie
beispielsweise einen Federweg von 1 mm aufweisen. Dies kann z.B.
durch einen mechanischen Anschlag im Kontaktstift erreicht werden. Durch
die federnde Kraft der Kontaktstifte wird vorteilhaft eine ausreichende
und konstante Kontaktierungskraft zwischen Kontaktstift und Kontaktbrücke bzw.
Kontaktierungsfläche
erreicht. Mögliche
Fertigungstoleranzen beim Betätiger
und Kontaktgeber werden dadurch ausgeglichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das Öffner-Schaltelement
und das weitere Schaltelement elektrisch in Reihe geschaltet. Zur
externen Beschaltung sind weiterhin vorteilhaft nur zwei Anschlusskontakte
zu führen.
Die zusätz liche
Funktion der Montageüberwachung
ist im erfindungsgemäßen Befehlsschalter
integriert.
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Schließlich kann
der Kontaktgeber auf vorteilhaft einfache Weise am Betätiger aufgeschnappt, verriegelt
oder angeschraubt werden kann. Im Fehlerfall kann ein als defekt
erkannter Kontaktgeber entriegelt und ausgetauscht werden.
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Die
Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
Längsschnitt
durch einen beispielhaften NOT-AUS-Schalter
mit einem weiteren Schaltelement gemäß der Erfindung,
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2 einen
Längsschnitt
durch einen weiteren beispielhaften NOT-AUS-Schalter mit auf einer Leiterplatte
angeordneten Schaltelementen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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3 ein
beispielhaftes Schaltbild zur Überwachung
von zwei NOT-AUS-Stromkreisen nach dem Stand der Technik, und
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4 ein
beispielhaftes Schaltbild zur Überwachung
von zwei NOT-AUS-Stromkreisen mit einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen NOT-AUS-Schalter
gemäß 1 oder 2.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen beispielhaften NOT-AUS-Schalter. Im oberen Teil der Figur
ist ein Betätiger 1 abgebildet,
dessen Gehäuse 4 in
einer Öffnung
einer beispielhaften Frontplatte 2 eingesetzt ist. Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit wurde
auf die Darstellung eines Klemmrings zur Befestigung des Betätigers 1 an
der Frontplatte 2 verzichtet. Im Betätiger 1 ist ein Stößel 5 geführt, welcher
an einem oberen Ende mit einer NOT-AUS-Kappe 3 fest verbunden ist.
Der Betätiger 1 bzw.
der Stößel 5 weisen
eine Ruhe- und eine Betätigungsstellung
auf. Die Betätigungsstellung
ist dabei an der gestrichelten Darstellung des unteren Rands der NOT-AUS-Kappe 3 erkennbar.
Bei Druck auf die NOT-AUS-Kappe 3 stellt sich der in der
Figur eingetragene Betätigungsweg
s ein. Diese Wegstrecke wird in gleichem Maße auch über den Stößel 5 übertragen.
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Im
unteren Teil der Figur ist weiterhin ein kastenförmiger Kontaktgeber 6 dargestellt,
welcher beispielhaft auf den Betätiger 1 aufgeschnappt
ist. Das Bezugszeichen 10 deutet die Position von Rastnasen an,
die in entsprechende Öffnungen
im Gehäuse 4 des
Betätigers 1 greifen.
Nach dem Einschnappen ist der Kontaktgeber 6 über einen
beispielhaften Halterahmen 11 formschlüssig mit dem Betätiger 1 verbunden.
Das untere Ende des Stößels 5 wirkt
nun auf ein an sich bekanntes Öffner-Schaltelement 8.
Dabei wird in der Betätigungsstellung
eine Kontaktbrücke 83 von
zwei Kontakten 81, 82 getrennt. Auf diese Weise
wird ein NOT-AUS-Stromkreis, welcher über zwei externe Anschlusskontakte 91, 92 geführt wird, unterbrochen.
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Erfindungsgemäß wird nun
ein weiteres Schaltelement 7 vorgesehen, welches aus einem ersten 71, 72 und
aus einem zweiten Schaltstück 73 besteht.
Im Beispiel der Figur bilden zwei Kontaktstifte 71, 72 das
erste Schaltstück.
Beide sind fest mit dem Gehäuse
des Kontaktgebers 6 verbunden, wobei die Kontaktstifte 71, 72 durch
entsprechende Öffnungen
im Halterrahmen 11 hindurchragen. Die beiden Kontaktstifte 71, 72 sind
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung bereits federnd ausgeführt. Das zweite Schaltstück 73 ist
im Beispiel der Figur eine Kontaktbrücke, welche am unteren Ende
des Gehäuses 4 des
Betätigers 1 angebracht
ist.
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Im
montierten Zustand des Kontaktgebers 6 liegen nun die beiden
Kontaktstifte 71, 72 gegenüber der Kontaktbrücke 73.
Kontaktstifte 71, 72 und Kontaktbrücke 73 sind
so zueinander ausgerichtet und angeordnet, dass gemäß der Erfindung
nur im ordnungsgemäß montierten
Zustand eine leitende Verbindung zwischen den beiden Kontaktstiften über die Kontaktbrücke 73 hergestellt
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind das Öffner-Schaltelement 8 und das
weitere Schaltelement 7 elektrisch in Reihe geschaltet.
Dies ist im Beispiel der Figur bereits geschehen. Über die
beiden externen Anschlüsse 91, 92 ist somit
eine NOT-AUS-Erkennung wie auch eine Montageüberwachung des Kontaktgebers 6 am
Betätiger 1 möglich.
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2 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen weiteren beispielhaften NOT-AUS-Schalter mit auf einer
Leiterplatte 13 angeordneten Schaltelementen 7', 81', 82'. Der Kontaktgeber 6' ist bereits
am Gehäuse 4' des Betätigers 1' befestigt dargestellt.
Im Kontaktgeber 6' sind
Haltestege 12 zur Aufnahme und Fixierung der Leiterplatte 13 vorgesehen.
Mit dem Bezugszeichen 81' und 82' sind zwei Öffnerkontakte
eines Öffner-Schaltelements symbolisiert.
Mittels je eines Stößels 51, 52,
die untereinander mechanisch fest verbunden sind, können die Öffner-Kontakte 81', 82' bei einem NOT-AUS
zwangsgeöffnet
werden. Neben den Öffner-Kontakten 81', 82' sind zudem
zwei Kontaktstifte 71', 72' auf der Leiterplatte 13 angebracht
und dort eingelötet.
Im ordnungsgemäß montierten
Zustand des Kontaktgebers 6' werden
die beiden Kontaktstifte 71', 72' über eine Kontaktbrücke 73' elektrisch
leitend verbunden. Die Öffner-Kontakte 81', 82' sowie die Kontaktstifte 71', 72' sind untereinander
in Reihe verschaltet, so dass über
die externen Anschlusskontakte 91', 92' eine NOT-AUS-Erkennung sowie eine
Montageüberwachung
des Kontaktgebers 6' am
Betätiger 1' möglich ist.
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3 zeigt
ein Schaltbild zur Überwachung von
zwei NOT-AUS-Stromkreisen
nach dem Stand der Technik. Ein Überwachungsgerät 14 überwacht beispielhaft
einen NOT-AUS-Schalter mit zwei Öffner-Schaltelementen 8, 16.
Eine Überwachung
eines Kontakt gebers 6, 6' auf eine ordnungsgemäße Montage
hin ist in diesem Fall nicht möglich.
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4 zeigt
ein beispielhaftes Schaltbild eines NOT-AUS-Stromkreises mit einem herkömmlichen
und einem erfindungsgemäßen NOT-AUS-Schalter
gemäß 1 und 2.
Ein weiteres Überwachungsgerät 15 überwacht
beispielhaft einen NOT-AUS-Schalter
mit zwei Öffner-Schaltelementen 8, 16 und
je einem weiteren Schaltelement 7. Das weitere Schaltelement 7 trägt entsprechend
seiner Funktion das schaltungstechnische Symbol eines Öffners.
Durch die Reihenschaltung ist gemäß der Erfindung eine NOT-AUS-Erkennung
sowie eine Erkennung eines nicht ordnungsgemäß montierten Kontaktgebers 6, 6' möglich. In
beiden Fällen
wird der betreffende NOT-AUS-Stromkreis geöffnet, so dass darauf hin eine
elektrische Maschine oder andere Anlagenteile sicher abgeschaltet
werden können.
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Alternativ
können
die Kontakte eines Öffner-Schaltelements 81, 81', 82, 82' sowie eines
weiteren Schaltelements 71, 71', 72, 72', 73, 73' auch separat,
d.h. nicht in Reihenschaltung, zu externen Anschlusskontakten am
Kontaktgeber 6, 6' verlegt werden.
In diesem Fall kann eine Überwachungseinrichtung
die Erkennung eines NOT-AUS sowie die Erkennung eines nicht ordnungsgemäß montierten Kontaktgebers
getrennt überwachen.