DE19615682C2 - Sicherheitsschalter - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen dreistufigen Sicherheitsschalter zur Betäti
gung mindestens eines elektrischen Schließkontaktes mit einer Ausstellung, einer
Einschaltstellung und einer Panikausstellung mit einem Betätigungselement mit au
ßenliegender Betätigungsfläche, einem äußeren mit einem um das Betätigungsele
ment umlaufenden Kragen versehenen Abdeckrahmengehäuse und einem Übertra
gungselement.
Sicherheitsschalter der gattungsgemäßen Art werden insbesondere in Handpro
grammiergeräten für die Steuerung von Robotern eingesetzt. Bei der Bedienung ei
nes derartigen Handprogrammiergerätes hat der Benutzer während des Program
miervorganges den Sicherheitsschalter des Gerätes in der Einschaltstellung zu hal
ten, solange er einen Programmiervorgang durchführt. Treten während des Pro
grammiervorganges unvorhergesehene Zwischenfälle auf, reagiert das Bedienungs
personal der Programmiergeräte auf zwei unterschiedliche Arten und Weisen auf
solche Vorkommnisse.
Eine Reaktion besteht darin, den Sicherheitsschalter loszulassen, wobei dieser au
tomatisch in die Ausstellung zurückfällt und den elektrischen Schließkontakt der
Einschaltstellung öffnet. Durch die Öffnung des Schließkontaktes werden augen
blicklich alle angeschlossenen elektrischen Verbraucher außer Betrieb gesetzt.
Eine andere Reaktion des Bedienungspersonals bei unvorhergesehenen Zwischen
fällen besteht darin, daß der Bediener des Gerätes infolge eines Schreckzustandes in
einen Verkrampfungszustand gerät, wobei auf den Sicherheitsschalter ein weit stär
kerer Druck ausgeübt wird, als dies während der normalen Bedienung geschieht.
Durch diesen erhöhten Druck wandert das Betätigungselement des Sicherheits
schalters über die Einschaltstellung hinaus in eine sogen. Panikausstellung, in der
durch einen zweiten Ausschalter augenblicklich ebenfalls alle angeschlossenen
elektrischen Geräte außer Betrieb gesetzt werden. Wie bei vielen anderen Sicher
heitseinrichtungen besteht auch bei den hier betroffenen Sicherheitsschaltern das
Bestreben des Bedienungspersonals, insbesondere bei unbefriedigender Bedienbar
keit, solche Schalter dahingehend zu manipulieren, daß die Einschaltstellung mit
Hilfe von einfachen und leicht verfügbaren Mitteln dauerhaft fixiert wird. Solche
Mittel können beispielsweise Büroklammern, Streichhölzer oder Klebebänder sein.
Eine derartige mögliche Fixierung der Sicherheitsschalter führt dazu, daß die für die
Sicherheit von Betriebs- und Produktionsanlagen zuständigen Kontrollinstanzen
wie beispielsweise Berufsgenossenschaften eine Zertifizierung bzw. Abnahme sol
cher Sicherheitsschalter ablehnen.
Aus der DE 36 00 910 A1 (vgl. Fig. 1) ist bereits ein dreistufiger Sicherheits
schalter zur Betätigung mindestens eines elektrischen Schließkontaktes mit einer
Ausstellung, einer Einschaltstellung und einer Panikaustellung mit einem Betäti
gungselement mit außenliegender Betätigungsfläche, mit einem äußeren, mit einem
um das Betätigungselement umlaufenden Kragen versehenen Abdeckrahmengehäu
se und mit einem Übertragungselement bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sicherheitsschalter der gat
tungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, daß eine Manipulierung eines derartigen
Schalters, dergestalt, daß die Einschaltstellung des Schalters ohne unmittelbares
Zutun des Bedienungspersonals dauerhaft gewährleistet ist, ausgeschlossen wird.
Durch eine derartige Manipulationssicherheit erweitert sich die Einsatzmöglichkeit
derartiger Schalter wesentlich.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch das Abdeckrah
mengehäuse in Schaltrichtung bewegbar ist und einen Mitnehmer zu dessen Bewe
gung durch das Betätigungselement aufweist, wobei in Einschaltstellung die Betäti
gungsfläche des Betätigungselementes eine in Einschaltrichtung gesehen tiefere Po
sition einnimmt als der obere umlaufende Kragenrand des Abdeckrahmengehäuses.
Durch diese erfindungsgemäßen Merkmale wird in Verbindung mit den gattungs
bildenden Merkmalen des Sicherheitsschalters zuverlässig ausgeschlossen, daß
durch einfaches Einklemmen eines Manipulationsmittels zwischen Betätigungsele
ment und Abdeckrahmen das Betätigungselement dauerhaft in der Einschaltposition
fixiert werden kann. Um eine derartige Fixierung vornehmen zu können, ist es zu
nächst notwendig, unabhängig bewegliche Abdeckrahmengehäuse festzusetzen, um
danach das bewegliche Betätigungselement wiederum gegenüber dem festgesetzten
Abdeckrahmengehäuse durch ein Manipulationsmittel zu fixieren. Derartige, auf
wendige Manipulationen durch mehr als ein Hilfsmittel gelten entsprechend den
einschlägigen Richtlinien als so kompliziert, daß sie entsprechend selten vom Be
dienungspersonal angewendet werden.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Sicherheitsschalters ist ebenfalls aus
geschlossen, daß durch einfaches Überkleben des Sicherheitsschalters, insbesondere
des Abdeckrahmens und des Betätigungselementes, die Einschaltstellung festgelegt
werden kann. Sollte eine derartige Fixierung versucht werden, so ist durch die ver
senkte Anordnung des Betätigungselementes eine gleichzeitige Fixierung von Ab
deckrahmengehäuse und Betätigungselement ausgeschlossen. Die Federkräfte, die
eine Rückstellung des Sicherheitsschalters in die Ausstellung bewirken, sorgen da
für, daß trotz Fixierung des Abdeckrahmengehäuses das Betätigungselement in die
Ausschaltposition gebracht wird.
Weitere spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich
aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, Abdeckrahmengehäuse und
Betätigungselement als einseitig durch ein Gelenk gelagerte Schaltwippe zu gestal
ten. Durch diese Maßnahme ist eine besonders ergonomische Betätigung des Si
cherheitsschalters gewährleistet.
Darüber hinaus können Abdeckrahmen und Betätigungselement einstückig aus
Kunststoff hergestellt werden, wobei insbesondere die Gestaltung des Sicherheits
schalters als Schaltwippe die unabhängige Beweglichkeit des Abdeckrahmengehäu
ses und des Betätigungselementes sicherstellen. Eine solche einteilige Ausführungs
form reduziert den Herstellungsaufwand und somit die Produktionskosten.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Betätigungselement ein fe
derndes Stellelement zur Rückführung in die Ausstellung aufweist. Durch dieses
Stellelement wird die Rückstellkraft des Betätigungselementes in die Ausstellung so
groß, daß Manipulations- bzw. Fixierungsversuche zusätzlich erschwert werden.
Die Erhöhung der Rückstellkräfte führt außerdem dazu, daß die Anlage des Betäti
gungselementes an einen Gegenstand dazu führt, daß das gesamte Handhabungsge
rät von diesem Festgegenstand wegfedert.
Eine weitere spezielle Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung sieht vor, daß
das Übertragungselement zur Bewegungsübertragung vom Betätigungselement auf
nachgeschaltete elektrische Kontakte beispielsweise in Form von Microschaltern
einen Schaltnocken und an dem dem Betätigungselement abgewandten Ende einen
Rastabsatz aufweist. Diese Gestaltung führt zu einem definierten, fühlbaren Ein
schaltpunkt des Sicherheitsschalters. Das oben erwähnte Weiterdrücken des Betäti
gungselementes über die Einschaltstellung hinaus in sogen. Paniksituationen erfolgt
gegen einen durch die Höhe des Rastansatzes definierten Widerstand, den dieser im
Zusammenwirken mit einem Lagerteil für das Übertragungselement definiert. Auf
diese Weise ist eine unbeabsichtigte Bewegung des Schaltelementes über die Ein
schaltstellung hinaus in die Panikausstellung erschwert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand 2
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter als perspektivische
Außenansicht, eingebaut in den Handgriff eines Handprogrammiergerä
tes.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung des Handprogrammiergehäuses mit eingebau
tem Sicherheitsschalter, wobei der Sicherheitsschalter in der Ausstellung
dargestellt ist.
Fig. 3 ist eine Darstellung des Gegenstandes aus Fig. 2 mit dem erfindungs
gemäßen Sicherheitsschalter in der Einschaltstellung, die auch als Zu
stimmstellung bezeichnet wird.
Fig. 4 zeigt das gleiche Handprogrammiergerätgehäuse wie in den Fig. 2
und 3 mit dem Sicherheitsschalter in der Panikausstellung.
Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab das Detail B aus Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine spezielle Ausgestaltung eines Stellelementes für die Rückstel
lung des Abdeckrahmengehäuses.
Das in Fig. 1 dargestellte Griffstück 30 eines Handprogrammiergerätes, das in die
ser Zeichnung von hinten in perspektivischer Darstellung abgebildet ist, ist mit ei
nem erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter in der Ausführung als Schaltwippe ver
sehen.
Der Sicherheitsschalter besitzt ein äußeres Abdeckrahmengehäuse 3 sowie darin
eingebettet ein Betätigungselement 4 mit einer Betätigungsfläche 5. Das Abdeck
rahmengehäuse ist einseitig im Griffstück 30 über ein zylindrisches Lagerelement 6,
welches in eine korrespondierende Lagerpfanne 7 des Handprogrammiergerätge
häuses eingreift, schwenkbar gelagert, wie dies aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich
ist.
Das Betätigungselement 4 wiederum besitzt einen Aufnahmeschlitz 17 an seinem
der Lagerstelle des Aufnahmegehäuses zugewandten Ende, wobei in diesen Schlitz
17 eine Zunge 18 des Abdeckrahmengehäuses 3 eingreift, so daß sich auch für das
Betätigungselement 4 bedingt durch die einseitige Lagerung eine Verschwenkbar
keit unabhängig vom Abdeckrahmengehäuse ergibt. An der nach innen gerichteten
Fläche des Betätigungselementes 4 ist im wesentlichen mittig zwischen Lagerende
und freiem Ende eine Kugelkopfaufnahme 9 angeordnet, in die ein korrespondie
render Kugelkopf des Übertragungselementes 15 eingreift.
Das Übertragungselement 15 ist in eine Bohrung des Handprogrammiergerätgehäu
ses eingesetzt und über eine Gummidichtung 29 gegenüber den Gehäuseinnenraum
abgedichtet.
An dem vorderen freien Ende 14 ist das Betätigungselement 4 zur Innenseite hin
abgeschrägt. Der um das Betätigungselement 4 umlaufende Kragen 12 des Abdeck
rahmengehäuses besitzt an der dem vorderen Ende 14 des Betätigungselementes 4
benachbarten Kragensegment eine Nase 11, so daß das Betätigungselement bei ei
ner Eindrückbewegung in das Abdeckrahmengehäuse dieses in Richtung der Ein
schaltposition mitnehmen kann. Wird nur der Kragen 12 des Abdeckrahmengehäu
ses 3 gedrückt, so bleibt das Betätigungselement 4 in der in Fig. 2 dargestellten
Position.
Gegenüber der in den Figuren dargestellten zweiteiligen Ausführungsform ist es
ebenfalls denkbar, das Übertragungselement an seiner Verbindungsstelle im Be
reich des Aufnahmeschlitzes 17 fest, d. h. einstückig mit dem Abdeckrahmengehäu
se 3 zu gestalten.
Aus Fig. 2 wird ebenfalls deutlich, daß das Übertragungselement 15 rotations
symmetrisch gestaltet ist und in seinem Bereich innerhalb des Handprogrammierge
rätgehäuses einen Schaltnocken 23 aufweist. Seitlich des Übertragungselementes 15
sind innerhalb des Handprogrammiergerätgehäuses zwei Microschalter 20 bzw. 21
angeordnet. Diese Microschalter werden über Schaltwippen 22 betätigt. Die
Microschalter 20 und 21 sind so verkabelt, daß in der in Fig. 2 dargestellten Stel
lung, die die Ausstellung definiert, die Schaltkontakte des Microschalters 20 geöff
net und die des Microschalters 21 geschlossen sind.
Bringt der Bediener des Gerätes die Schaltwippe von der mit A bezeichneten Posi
tion der Fig. 2 in die Position E der Fig. 3, so wird das Übertragungselement 15
ins Innere des Programmiergerätgehäuses gedrückt. Aufgrund dieser Bewegung
verschiebt sich der Schaltnocken 23 in Richtung des Pfeiles P, so daß sich die
Schaltwippe 22 des Microschalters 20 in Richtung auf das Übertragungselement
verschieben kann und der elektrische Kontakt des Microschalters 20 geschlossen
wird. An der Position der Schaltwippe 22 des Microschalters 21 ergibt sich keine
Veränderung.
Das Übertragungselement 15 ist an seinem dem Betätigungselement abgewandten
Ende in einem Lagerelement 28 geführt, welches nur eine gradlinige Bewegung in
Richtung des Pfeiles P oder gegengesetzt dazu zuläßt.
Aus Fig. 5 wird deutlich, daß in der Zustimmstellung E des Sicherheitsschalters
der Rastabsatz 27 am Ende des Übertragungselementes an der Stirnfläche des La
gerelementes 28 zur Anlage kommt. Durch diese Maßnahme erhält der Bediener ei
nen definierten Druckpunkt, welcher ihm signalisiert, daß sich der Sicherheits
schalter nunmehr in der Zustimmposition befindet.
Wird der Sicherheitsschalter entsprechend Fig. 4 über die Zustimmungsstellung E
in Richtung des Pfeiles P bis in die Panikausstellung P bewegt, in der die Unter
kante des Rahmens 12 des Abdeckrahmengehäuses 3 mit dem Handprogrammierge
rätgehäuse in Kontakt kommt, so verschiebt sich der Schaltnocken 15 weiter in
Richtung auf das Lagerelement 28. Durch diese Bewegung wird die Schaltwippe 22
des Microschalters 21 in die in Fig. 4 dargestellte Anlageposition an den
Microschalter bewegt, wodurch augenblicklich alle Schaltkontakte des Microschal
ters 21 geöffnet werden und alle elektrischen Verbraucher abgeschaltet sind.
Die Bewegung des Sicherheitsschalters von der Stellung E in die Stellung P muß
gegen den Anlagewiderstand des Rastabsatzes 27 gegen das Lagerelement 28 erfol
gen. Sobald der Druck auf den Sicherheitsschalter groß genug wird, weitet sich in
folge seiner elastischen Eigenschaften das Lagerelement 28, welches wie das übrige
Handprogrammiergerätgehäuse aus Kunststoff hergestellt ist, so daß das Übertra
gungselement 15 in die in der Fig. 4 dargestellte Endposition gelangen kann.
Aus den Fig. 2 bis 4 ist ergänzend ersichtlich, daß das Übertragungselement 15
eine zentrische Innenbohrung 19 aufweist, in der eine Sicherheitsfeder 16 angeord
net ist. Die Sicherheitsfeder 16 stützt sich über das Zylinderelement 25, welches z.
T. in die Innenbohrung 19 des Übertragungselementes 15 an demjenigen Ende, an
der sich das Lagerelement 28 befindet, hineinragt, ab. Die Sicherheitsfeder 16 ist als
Schraubenfeder ausgeführt und so gestaltet, daß der Bruch einer Schraubenfeder
windung nicht dazu führt, daß durch eine Verkantung der übrigen Schraubenfeder
windungen eine Herabsetzung der Rückstellkräfte auftritt.
Um zusätzliche Rückstellkräfte für den Sicherheitsschalter zur Verfügung zu stel
len, ist das Betätigungselement 4 an seiner Verbindungsstelle zum Abdeckrahmen
gehäuse 3 mit einem zusätzlichen Stellelement 31 versehen. Dieses Stellelement 31
besteht aus einer Zunge, die in der Panikausstellung P des Sicherheitsschalters
gleichzeitig mit dem Abdeckrahmengehäuse und dem Handprogrammiergerätge
häuse in Berührung kommt. Befindet sich der Sicherheitsschalter in der Panikaus
stellung, so wird das Stellelement 31 in dem Spalt zwischen Abdeckrahmengehäuse
3 und Handprogrammiergerätgehäuse so eingeklemmt und elastisch verformt, daß
durch die elastische Verformung ergänzende Rückstellkräfte entgegen des Pfeiles P
in Fig. 4 bereitgestellt werden, die eine Rückfederung des Sicherheitsschalters in
seiner Ausstellung unterstützen.
Eine weitere Möglichkeit, zusätzliche Rückstellkräfte für den Sicherheitsschalter
bereitzustellen, ist in Fig. 6 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das
Abdeckrahmengehäuse 3 an der Seite, an der es im Handprogrammiergerätgehäuse
gelagert ist, eine federnde Lasche 24 aufweist, die an ihrem freien Ende eine Nase
26 besitzt, die sich bei Betätigung des Abdeckrahmengehäuses in Richtung auf die
Einschalt- bzw. Panikausstellung gegen das Handprogrammiergerätgehäuse abstützt
und somit durch ihre federnden Eigenschaften die erforderlichen ergänzenden
Rückstellkräfte bereitstellt.
Die oben beschriebene Ausführungsform des Sicherheitsschalters mit einigen weni
gen Bauelementen ermöglicht es, den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter auch
bei bereits vorhandenen elektrischen Geräten gegen die dort eingebauten Sicher
heitsschalter auszutauschen und auf diese Weise ohne hohe Investitionskosten die
Manipulationssicherheit derartiger Geräte so zu erhöhen, daß die für die Sicher
heitsvorkehrungen derartiger Geräte zuständigen Behörden bzw. Berufsgenossen
schaften diese Geräte nunmehr als manipulationssicher anerkennen.
Claims (6)
1. Dreistufiger Sicherheitsschalter (1) zur Betätigung mindestens eines elektri
schen Schließkontaktes mit einer Ausstellung, einer Einschaltstellung und einer
Panikausstellung, insbesondere für Handprogrammiergeräte mit einem Betäti
gungselement (4) mit außenliegender Betätigungsfläche (5), mit einem äußeren,
mit einem um das Betätigungselement (4) umlaufenden Kragen (12) versehenen
Abdeckrahmengehäuse (3) und einem Übertragungselement (15), dadurch ge
kennzeichnet, daß auch das Abdeckrahmengehäuse (3) in Schaltrichtung be
wegbar ist und einen Mitnehmer (11) zu dessen Bewegung durch das Betäti
gungselement (4) aufweist, wobei in Einschaltstellung (E) die Betätigungsflä
che (5) des Betätigungselementes (4) eine in Einschaltrichtung gesehen tiefere
Position einnimmt als der obere umlaufende Kragenrand (13) des Abdeckrah
mengehäuses (3).
2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abdeck
rahmengehäuse (3) und Betätigungselement (4) als einseitig durch ein Gelenk
(6, 7) gelagerte Schaltwippe gestaltet sind.
3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abdeck
rahmengehäuse (3) und Betätigungselement (4) einstückig aus Kunststoff her
gestellt sind.
4. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungselement (4) ein Stellelement (31) zur Rückführung in die
Ausstellung (A) aufweist.
5. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Übertragungselement (15) mit einer Rückstellfeder versehen ist.
6. Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Übertragungselement (15) einen Schaltnocken (23) und an dem dem
Betätigungselement (4) abgewandten Ende einen Rastabsatz (27) aufweist.
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DE1996115682 DE19615682C2 (de) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Sicherheitsschalter |
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ID=7791873
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- 1996-04-22 DE DE1996115682 patent/DE19615682C2/de not_active Expired - Fee Related
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