DE19642862A1

DE19642862A1 - Sicherheitsvorrichtung für Positionsschalter

Info

Publication number: DE19642862A1
Application number: DE1996142862
Authority: DE
Inventors: Juergen Volberg; Ulrich Trapp; Alfred Bonn
Original assignee: Kloeckner Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-04-30
Also published as: EP0837485A3; EP0837485A2; JPH10154447A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Positionsschalter oder dergleichen nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits derartige Vorrichtungen bekannt. Die DE 43 03 367 C1 beschreibt einen Sicherheitsschalter bestehend aus einem Freigabemechanismus und einem diesen Mechanismus entriegelnden Betätigungsorgan. Dabei besteht der Freigabemechanismus im wesentlichen aus einer in einem Gehäuse gelagerten Walze, die ihrerseits wiederum aus einzelnen, drehbar auf einer Welle gelagerten Scheiben mit radial offenen, steuerkurvenartigen Ausnehmungen besteht. Das Betätigungsorgan ist im wesentlichen schlüsselartig ausgebildet und weist in Anpassung an die Ausnehmungen des Freigabemechanismus einzelne Betätigungsabschnitte auf, so daß durch Einführen des Betätigungsorgans in den Freigabemechanismus dieser entsprechend entsperrbar ist und somit über die Walze ein elektrischer Schaltvorgang ausgelöst wird.

Es sind noch weitere mechanisch-kodierte Sicherheitsschalter bekannt. Auch in der DE 42 38 016 C2 wird eine derartige Lösung offenbart. Hierbei wird ein schlüsselartiges Betätigungselement in eine Gehäuseöffnung der Freigabeeinrichtung eingeführt, wodurch dann ein Schlitten innerhalb der Freigabeeinrichtung nach Entriegelung durch das kodierte Betätigungselement in Einführrichtung bewegbar ist und in eingeführter Position des Betätigungselements ein Schaltstößel des Schaltgeräts das Betätigungselement entgegen der Einführrichtung verriegelt und ebenfalls ein elektrischer Schaltvorgang ausgelöst wird.

Diese bekannten Lösungen haben alle gemein, daß die erzielte Sicherheit gegen unbefugtes Schalten lediglich durch mehr oder minder einfache mechanische Kodierung der Betätigungsorgane und der zugehörigen Freigabeeinrichtungen erreicht wird. Die somit erzielte Sicherheit ist jedoch in vielen Fällen unzureichend, da derartige mechanisch kodierte Betätigungsorgane im Fachhandel erhältlich oder auch einfach nachzufertigen sind. In der Praxis hat sich gezeigt, daß derartige, durch mechanische Kodierung realisierte Sicherheitseinrichtungen relativ einfach zu überlisten sind. Genau das birgt jedoch ein hohes Gefahrenpotential, da Sicherheitsvorrichtungen, wie Schutztüren, Abschirmgitter und -hauben, die mit Hilfe derartiger Sicherheitsschalter abgesichert worden sind, umgangen werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für Positionsschalter oder dergleichen zu schaffen, die einerseits einen deutlich höheren Kodierungsgrad gewährleistet und andererseits ein Fälschen der kodierten Betätigungselemente nahezu ausschließt und somit die Überlistungssicherheit derartiger Vorrichtungen deutlich erhöht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Betätigungselement und das Freigabeelement zusätzlich elektromagnetisch kodiert sind derart, daß das Freigabeelement mindestens ein, magnetische Feldänderungen erfassen des Fühlerelement aufweist und das Betätigungselement mindestens ein ein Magnetfeld erzeugendes Magnetelement aufweist, so daß nach erfolgter mechanischer und elektromagnetischer Dekodierung ein elektrischer Schaltvorgang freigegeben wird. Erfindungsgemäß weist das Freigabeelement mehrere Fühlerelemente und das Betätigungselement mehrere Magnetelemente auf. Dabei sind die, vorzugsweise als Hallsensoren ausgebildeten Fühlerelemente und die insbesondere in Form von Dauermagneten ausgebildeten Magnetelemente beispielsweise in einer zwei- oder mehrreihigen Matrix derart angeordnet, daß im betriebsmäßig zusammengeführten Zustand von Freigabe- und Betätigungselement, deren Fühler- und Magnetelemente nahezu deckungsgleich übereinander liegen. Bei entsprechender Matrixanordnung von Fühler- und Magnetelementen erfolgt dann ein zusätzliches Dekodierungssignal, so daß nach erfolgter mechanischer und elektromagnetischer Dekodierung ein elektrischer Schaltvorgang freigegeben wird.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung enthalten.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung im Teilschnitt in einer Perspektivdarstellung, wobei die Vorrichtung an einem Positionsschalter angeordnet ist.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung in einem Teilschnitt in einer Perspektivansicht dargestellt. Die Sicherheitsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem insbesondere schlüsselartigen Betätigungselement 2 und einem, der Aufnahme des Betätigungselements 2 dienenden Freigabeelement 4. Erfindungsgemäß sind das Betätigungselement 2 und das Freigabeelement 4 zusätzlich zu einer mechanischen Kodierung elektromagnetisch kodiert derart, daß das Freigabeelement 4 mindestens ein, magnetische Feldänderungen erfassendes Fühlerelement 6 aufweist und das Betätigungselement 2 mindestens ein, ein Magnetfeld erzeugendes Magnetelement 8 aufweist. So wird erfindungsgemäß erst nach doppelter Freischaltung der Sicherheitsvorrichtung - nach erfolgter mechanischer und elektromagnetischer Dekodierung - ein elektrischer Schaltvorgang eines mit der Sicherheitsvorrichtung verbundenen Positionsschalters 10 oder dergleichen freigegeben. In der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung sind auf dem Betätigungselement 2, beispielsweise sechs Magnetelemente 8 in zweireihiger Matrixanordnung angeordnet. Analog zu dieser Anordnung weist das Freigabeelement 4 ebenfalls sechs, in gleicher Weise angeordnete Fühlerelemente 6 auf. Dabei sind die Fühlerelemente 6 und die Magnetelemente 8 derart angeordnet, daß sie im betriebsmäßig zusammengeführten Zustand von Freigabe- und Betätigungselement 4, 2 im wesentlichen deckungsgleich übereinanderliegen. In einer bevorzugten Ausfürungsform sind die Fühlerelemente 6 als Hallsensoren und die Magnetelemente 8 als Dauermagnete ausgebildet. Zur Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung: Durch das betriebsmäßige Zusammenführen von Freigabeelement 4 und zugehörigem Betätigungselement 2 erfolgt einerseits - aufgrund der äußeren Form des Betätigungselements 2 - eine mechanische Dekodierung. Andererseits erfolgt zusätzlich eine elektromagnetische Dekodierung, indem die Fühlerelemente 6 des Freigabeelements 4 die Anordnung der auf dem Betätigungselement 2 befindlichen Magnetelemente 8 abfragen, beziehungsweise erfassen und mit einem vorhandenen Referenzabbild beziehungsweise -muster vergleichen. Bei Übereinstimmung von Referenzabbild des Freigabeelements 4 und Magnetelementeanordnung auf dem Betätigungselement 2, erfolgt die elektromagnetische Dekodierung, so daß nach erfolgreicher mechanischer und elektromagnetischer Entschlüsselung ein elektrischer Schaltvorgang des Positionsschalters freigegeben wird. Für den Vergleich der Magnetelementeanordnung des Betätigungselements 2 mit dem Referenzabbild des Freigabeelements 4 ist jedes der Fühlerelemente 6 insbesondere mit einem Komparator verbunden (nicht dargestellt). Dabei ist jeweils an einen der beiden Komparatoreingänge eines jeden Komparators eine Referenzspannung angelegt derart, daß das Referenzabbild entsteht. Der andere Eingang eines jeden Komparators wird dann jeweils mit dem Signalausgang eines Fühlerelements 6 verbunden. So wird durch Einbringen des Betätigungselements 2 in das Freigabeelement 4, die Änderung einzelner Magnetfelder im Bereich der Fühlerelemente 6 erreicht und eine Art Spannungs- beziehungsweise Signalmatrix erzeugt. Falls diese Signalmatrix mit dem vorhandenen Referenzabbild übereinstimmt, wird ein Freigabesignal erzeugt.

Ein weiteres erfinderisches Merkmal der Sicherheitsvorrichtung besteht darin, daß die Fühlerelemente 6 ferner derart mit einer Rechen- und Speichereinheit verbunden sind (nicht dargestellt), daß durch erstmaliges betriebsmäßiges Zusammenführen von Betätigungs- und Freigabeelement 2, 4 ein, der Anordnung der Magnetelemente 8 des Betätigungselements 2 entsprechendes Referenzmuster ab gespeichert wird und alle künftigen Dekodierungsvorgänge an Hand dieses erstellten Referenzmusters erfolgen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.

Claims

1. Sicherheitsvorrichtung für Positionsschalter oder dergleichen, bestehend aus einem Betätigungselement (2) und einem Freigabeelement (4), wobei das Betätigungselement (2) und das Freigabeelement (4) derart mechanisch kodiert sind, daß durch das betriebsmäßige Zusammenführen von Betätigungs- und Freigabeelement (2, 4) eine mechanische Dekodierung und zugleich ein mechanischer Formschluß zwischen diesen beiden Elementen (2, 4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (2) und das Freigabeelement (4) zusätzlich elektromagnetisch kodiert sind derart, daß das Freigabeelement (4) mindestens ein, magnetische Feldänderungen erfassendes Fühlerelement (6) aufweist und das Betätigungselement (2) mindestens ein, ein Magnetfeld erzeugendes Magnetelement (8) aufweist, so daß nach erfolgter mechanischer und elektromagnetischer Dekodierung ein elektrischer Schaltvorgang freigegeben wird.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beziehungsweise jedes Fühlerelement (6) als Hallsensor ausgebildet ist.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beziehungsweise jedes Magnetelement (8) als Dauermagnet ausgebildet ist.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabeelement (4) mehrere Fühlerelemente (6) und das Betätigungselement (2) mehrere Magnetelemente (8) aufweist, wobei die Magnetelemente (8) und die Fühlerelemente (6) derart angeordnet sind, daß im betriebsmäßig zusammen geführten Zustand von Freigabe- und Betätigungselement (4, 2) Fühler- und Magnetelemente (6, 8) nahezu deckungsgleich übereinander liegen.

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerelemente (6) und die Magnetelemente (8) in Form einer Matrix angeordnet sind.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Fühlerelemente (6) ein Komparator zur Auswertung des elektronischen Dekodiervorgangs nachgeschaltet ist.

7. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerelemente (6) derart mit einer Rechen- und Speichereinheit verbunden sind, daß durch erstmaliges betriebsmäßiges Zusammenführen von Betätigungs- und Freigabeelement (2, 4) ein, der Anordnung der Magnetelemente (8) des Betätigungselements (2) entsprechendes Referenzmuster ab gespeichert wird und alle künftigen Dekodierungsvorgänge an Hand dieses einmalig erstellten Referenzmusters erfolgen.