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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine, insbesondere einen Sicherheitsschalter zum Überwachen des geschlossenen Zustandes einer Schutztür oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.
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Mit Sicherheitsschaltern können beispielsweise die Schutzeinrichtungen von Maschinen überwacht werden. Beim Öffnen der Schutzeinrichtung unterbricht der Sicherheitsschalter beispielsweise mittels eines durch Formschluss zu betätigenden elektrischen Kontaktpaares oder mittels eines elektronischen Schaltelements einen oder mehrere Stromkreise, wodurch die zugehörige Maschine in einen sicheren Betriebszustand überführt wird, beispielsweise abgeschaltet wird, oder das Einschalten verhindert wird.
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Aus der
EP 0 801 801 A1 ist ein Sicherheitsschalter bekannt, bei dem ein mechanisch codierter Betätiger in einen Schalterkopf einsteckbar ist, dabei ein Schaltrad dreht, und das Schaltrad über einen Stößel einen elektrischen Schalter betätigt.
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Sicherheitsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, insbesondere mit einem Lesekopf und einem Betätiger, die jeweils eine erste bzw. zweite Baugruppe mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen aufweisen, die elektrisch kontaktlos in Wechselwirkung miteinander bringbar sind und dadurch den Sicherheitsschalter steuern, sind beispielsweise aus der
DE 197 11 588 A1 bekannt.
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Für Sicherheitsschalter mit mechanisch codiertem Betätiger sind sogenannte Sperreinsätze bekannt, die in den Schalterkopf des Sicherheitsschalters eingeführt werden können und dort gegen unbefugtes Herausnehmen gesichert werden können. Bei eingestecktem Sperreinsatz ist es nicht möglich, den Betätiger in den Schalterkopf einzuführen, so dass der Sicherheitsschalter entweder unmittelbar oder über eine übergeordnete Steuereinrichtung das Einschalten der innerhalb der Schutzeinrichtung angeordneten Maschine verhindert.
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Derartige Sperreinsätze können beispielsweise von Maschineneinrichtern in den Sicherheitsschalter gesteckt werden, damit sie den Raum innerhalb der Schutzeinrichtung betreten können und gleichzeitig verhindern, dass durch ein Schließen der Schutzeinrichtung die Maschine in Gang gesetzt wird. Zu diesem Zweck werden die Sperreinsätze beispielsweise mittels Bügelschlössern an dem Schalterkopf fixiert.
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Aus der
DE 10 2004 016 632 A1 ist ein Sicherheitsschalter bekannt, der insbesondere zum Überwachen einer Schutztür an einer automatisierten Anlage ausgebildet ist, und der einen Betätiger und einen Sensor aufweist. Der Betätiger weist zumindest ein Bauelement auf, das dazu ausgebildet ist, ein von einer Schließposition der Schutztür abhängiges Sendesignal zu erzeugen. Der Betätiger besitzt ein Befestigungsmittel, das mit dem Bauelement so verbunden ist, dass das Bauelement ohne Befestigungsmittel funktionslos ist oder beim Lösen des Befestigungsmittels funktionslos wird. Ein Transponder sendet bei ordnungsgemäß installiertem Befestigungsmittel, d. h. in einem ersten Betriebszustand, beispielsweise eine erste Transpondercodierung, und ohne Befestigungsmittel eine zweite, unterschiedliche Transpondercodierung. Anhand des empfangenen Transpondersignals kann zwischen den Zuständen „Betätiger ordnungsgemäß installiert” und „Betätiger manipuliert” unterschieden werden. Die dem Sicherheitsschalter nachgeordnete Auswerteeinheit besitzt damit die Möglichkeit, auf die verschiedenen Zustände individuell zu reagieren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine, insbesondere einen Sicherheitsschalter zum Überwachen des geschlossenen Zustandes einer Schutztür oder dergleichen, weiter zu verbessern, insbesondere die Gebrauchseigenschaften zu verbessern und ein Betriebsverfahren für eine solche Vorrichtung bereitzustellen.
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Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung sowie durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung einen Schalterkopf und einen Betätiger auf, die in Wechselwirkung miteinander bringbar sind und dadurch die Vorrichtung steuern. Die Vorrichtung kann dabei unmittelbar die innerhalb der Schutzeinrichtung angeordnete Maschine steuern oder mit einer über- oder nebengeordneten Steuereinrichtung für die Maschine verbunden sein, wobei an die Steuereinrichtung auch mehrere Sicherheitsschalter und insbesondere mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen angeschlossen sein können.
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Die Vorrichtung weist einen ersten Betriebsmodus auf, in dem beim Wechselwirken von Betätiger und Schalterkopf an einem Ausgang der Vorrichtung ein Freigabesignal ausgegeben wird. Die Vorrichtung signalisiert insbesondere eine Annäherung des Betätigers an den Schalterkopf. Im einfachsten Fall kann am Ausgang ein vorgebbares elektrisches Potenzial bereitgestellt werden, wenn der Betätiger mit dem Schalterkopf wechselwirkt. Alternativ oder ergänzend hierfür kann auch ein vorgebbares digitales Signal ausgegeben werden.
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Die Vorrichtung ist mittels eines mit der Vorrichtung, beispielsweise mit dem Schalterkopf oder einem Schaltergehäuse, in Wirkverbindung bringbaren Sperreinsatzes in einen zweiten Betriebsmodus überführbar. In dem zweiten Betriebsmodus wird beim Wechselwirken von Betätiger und Schalterkopf kein Freigabesignal am Ausgang der Vorrichtung ausgegeben. In dem zweiten Betriebsmodus führt somit ein Schließen der Schutzeinrichtung nicht zu einem Freigabesignal, wodurch das Einschalten der Maschine verhindert ist.
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In einer Ausführungsart verhindert die Wirkverbindung von Sperreinsatz und Vorrichtung nicht, dass der Betätiger mit dem Schalterkopf wechselwirken kann, beispielsweise kann die Schutzeinrichtung trotz der Wirkverbindung von Sperreinsatz und Vorrichtung in den geschlossenen Zustand überführt werden, aber durch die Wirkverbindung von Sperreinsatz und Vorrichtung ignoriert die Vorrichtung das Wechselwirken von Betätiger und Schalterkopf und gibt kein Freigabesignal aus.
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In einer Ausführungsart ist die Vorrichtung dauerhaft aber umkehrbar in den zweiten Betriebsmodus überführbar, auch dann, wenn der Sperreinsatz nur vorübergehend mit der Vorrichtung in Wirkverbindung gebracht wurde. Die Vorrichtung weist insoweit einen bistabilen Charakter auf, wobei die beiden stabilen Zustände der erste und zweite Betriebsmodus sind, und zwischen diesen beiden stabilen Betriebszuständen kann durch eine Wirkverbindung des Sperreinsatzes mit dem Schalterkopf hin- und hergeschaltet werden.
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In einer Ausführungsart ist der Sperreinsatz als virtueller Sperreinsatz elektronisch kontaktlos mit der Vorrichtung in Wirkverbindung bringbar. Der Sperreinsatz „sperrt” zwar das Einschalten der Maschine, mechanisch bleibt die Vorrichtung jedoch vollständig für den Betätiger zugänglich, insbesondere für eine Wechselwirkung zwischen Schalterkopf und Betätiger. Anders als beim Stand der Technik bleibt beispielsweise eine Öffnung im Schalterkopf für das Einführen des Betätigers zugänglich, und gleichzeitig kann der Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung gebracht werden. Alternativ oder ergänzend kann der Sperreinsatz auch in den Lesekopf einsteckbar sein, entweder in die Öffnung für den Betätiger oder in eine separate Öffnung.
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Der Ort der Wirkverbindung zwischen Sperreinsatz und Vorrichtung kann von dem Ort der Wechselwirkung zwischen Betätiger und Schalterkopf beabstandet sein, insbesondere kann der Sperreinsatz nicht oder jedenfalls nicht nur mit dem Schalterkopf, sondern jedenfalls auch oder auch nur mit einem anderen Element der Vorrichtung zusammenwirken. In einer Ausführungsart wirkt der Sperreinsatz mit dem Schalterkopf und/oder mit einem Schaltergehäuse der Vorrichtung zusammen, in dem eine Lesekopfspule für den Datenaustausch mit dem Sperreinsatz angeordnet sein kann. Die Vorrichtung kann die Wirkverbindung mit dem Sperreinsatz an eine über- oder nebengeordneten Steuerung signalisieren. Alternativ hierzu kann die Vorrichtung keine solche Signalisierung vorsehen, sondern sich gegenüber der Steuerung einfach so verhalten, als ob die Schutzeinrichtung geöffnet sei; in diesem Fall ist keine Modifikation einer den Sicherheitsschaltern über- oder nebengeordneten Steuerung erforderlich.
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In einer Ausführungsart weist der Sperreinsatz einen Transponder auf, der mit der Vorrichtung, insbesondere dem Schalterkopf, elektrisch kontaktlos Signale austauscht. Der Sperreinsatz kann hierzu einen Datenspeicher aufweisen, in dem ein digitaler Code gespeichert ist, der beim Wirkverbinden mit der Vorrichtung auf diese übertragen werden kann. Die elektrische Energie für den Betrieb des Sperreinsatzes kann dabei einem von der Vorrichtung generierten elektromagnetischen Feld entnommen werden. Die Reichweite des Transponders bzw. einer Lesespule am Schalterkopf kann dabei weniger als 20 cm betragen, insbesondere weniger als 10 cm und vorzugsweise etwa 5 cm, um ein unbeabsichtigtes Auslesen des Sperreinsatzes zu verhindern. Alternativ oder ergänzend kann an der Vorrichtung, beispielsweise an dem Schalterkopf oder an dem Schaltergehäuse, auch ein Sensor angeordnet sein, der gewährleistet, dass nur bei einer Auflage des Sperreinsatzes auf der Vorrichtung und insbesondere auf dem Schalterkopf oder auf dem Schaltergehäuse der Sperreinsatz ausgelesen werden kann. Hierzu kann der Sperreinsatz beispielsweise einen Permanentmagneten aufweisen, der mit einem magnetischen Sensorelement, wie beispielsweise einem Reedschalter, zusammenwirkt.
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In einer Ausführungsart ist die Vorrichtung durch eine erneute Wirkverbindung mit dem Sperreinsatz in den ersten Betriebsmodus rückführbar. Dies kann im einfachsten Fall durch ein erneutes Annähern des Sperreinsatzes an die Vorrichtung erfolgen. Es kann auch erforderlich sein, den Sperreinsatz für eine Rückführung in den ersten Betriebsmodus mindestens eine vorgebbare Zeitdauer von beispielsweise zwei, drei oder fünf Sekunden in Wirkverbindung mit der Vorrichtung zu bringen, um dadurch ein unbeabsichtigtes Rückführen der Vorrichtung in den ersten Betriebsmodus zu verhindern.
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Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung ausgehend vom zweiten Betriebsmodus bei einer Wirkverbindung mit dem Sperreinsatz ein optisches und/oder akustisches Signal abgeben, das eine vorgebbare Zeitdauer von beispielsweise zwei, drei oder fünf Sekunden andauert, und solange dieses Signal abgegeben wird, muss der Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung gehalten werden, damit die Vorrichtung in den ersten Betriebsmodus rückgeführt wird.
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In einer Ausführungsart registriert die Vorrichtung auch dann die Wirkverbindung mit weiteren Sperreinsätzen, wenn sie sich bereits im zweiten Betriebsmodus befindet. Dadurch können mehrere Bedienpersonen in die Schutzeinrichtung eintreten, und jede Bedienperson kann individuell die Vorrichtung in den zweiten Betriebsmodus setzen. Nur durch eine erneute Wirkverbindung mit allen weiteren Sperreinsätzen ist die Vorrichtung in den ersten Betriebsmodus rückführbar. Dies bedeutet, dass erst dann, wenn die letzte der Bedienpersonen die Schutzeinrichtung verlassen hat und ihren Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung gebracht hat, die Vorrichtung in den ersten Betriebsmodus rückgeführt wird.
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Die Position, an welcher der Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung bringbar ist, kann derart angeordnet sein, dass diese Position nur von außerhalb der Schutzeinrichtung zugänglich ist. Dadurch ist verhindert, dass eine innerhalb der Schutzeinrichtung sich aufhaltende Person den Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung bringt und dadurch eine Rückführung in den ersten Betriebsmodus herbeiführt.
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In einer Ausführungsart ist die Überführung in den zweiten Betriebsmodus und/oder die Rückführung in den ersten Betriebsmodus nur durch vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitiges Betätigen einer Quittierung möglich. Beispielsweise kann an der Vorrichtung, insbesondere an dem Schalterkopf oder an einem Schaltergehäuse, eine Taste angeordnet sein, die betätigt werden muss, während der Sperreinsatz in Wirkverbindung mit der Vorrichtung ist. Ohne das Betätigen der Taste wird trotz der Wirkverbindung zwischen Sperreinsatz und Vorrichtung die Vorrichtung nicht in den ersten Betriebsmodus überführt. Alternativ oder ergänzend kann auch das Überführen in den zweiten Betriebsmodus nur durch eine vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitige Betätigung der Quittierung erfolgen.
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In einer Ausführungsart signalisiert die Vorrichtung das Überführen von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus und/oder von dem zweiten in den ersten Betriebsmodus. Das Signalisieren kann insbesondere akustisch und/oder optisch erfolgen. Das Signalisieren kann über eine vorgebbare Zeitdauer erfolgen, wobei die Zeitdauer für das Überführen vom ersten in den zweiten Betriebsmodus abweichen kann von der Signaldauer beim Rückführen vom zweiten in den ersten Betriebsmodus. Das Signalisieren kann auch dazu verwendet werden, dass nur dann, wenn die Wirkverbindung zwischen Sperreinsatz und Vorrichtung so lange andauert, wie die Signalisierung erfolgt, auch tatsächlich ein Umschalten des Betriebsmodus erfolgt.
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In einer Ausführungsart ist der Betätiger ein mechanisch codierter Betätiger, der zum Wechselwirken vorzugsweise in den Schalterkopf der Vorrichtung einsteckbar ist. In diesem Fall kann die Vorrichtung, insbesondere der Schalterkopf, einen Lesekopf für den Sperreinsatz aufweisen, im einfachsten Falle eine Lesespule.
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In einer Ausführungsart ist der Betätiger ein elektronisch codierter Betätiger, der zum Wechselwirken in die Nähe des Schalterkopfes der Vorrichtung bringbar ist. Der Sperreinsatz ist in Wirkverbindung mit einem auch mit dem Betätiger wechselwirkenden Lesekopf der Vorrichtung bringbar. Alternativ hierzu kann die Vorrichtung auch separate Leseköpfe für den Betätiger einerseits und den Sperreinsatz andererseits aufweisen. Die Leseköpfe können an unterschiedlichen Positionen des Schalterkopfes und/oder des Schaltergehäuses angeordnet sein. Dadurch kann der Sperreinsatz auch bei geschlossener Schutzeinrichtung in Wirkverbindung mit der Vorrichtung gebracht werden, beispielsweise um dadurch eine Not-Aus-Schaltfunktion der Vorrichtung bereitzustellen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine, insbesondere zum Betrieb eines Sicherheitsschalters zum Überwachen des geschlossenen Zustandes einer Schutztür oder dergleichen, wobei die Vorrichtung einen Schalterkopf und einem Betätiger aufweist, die in Wechselwirkung miteinander bringbar sind und dadurch die Vorrichtung steuern, und wobei in einem ersten Betriebsmodus der Vorrichtung beim Wechselwirken von Betätiger und Schalterkopf an einem Ausgang der Vorrichtung ein Freigabesignal ausgegeben wird. Mittels eines mit der Vorrichtung in Wirkverbindung bringbaren Sperreinsatzes kann die Vorrichtung in einen zweiten Betriebsmodus überführt werden. In dem zweiten Betriebsmodus wird beim Wechselwirken von Betätiger und Schalterkopf am Ausgang der Vorrichtung kein Freigabesignal ausgegeben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Gesamtanordnung einer Vorrichtung zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine
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Die 1 zeigt eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Gesamtanordnung einer Vorrichtung 1 zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung 2 einer Maschine 3, insbesondere des geschlossenen Zustandes einer Schutztür, mit der eine Raumtrenneinrichtung verschließbar ist, um beispielsweise das Bedienpersonal vor einer Gefährdung durch die im Betrieb befindliche Maschine 3 zu schützen.
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Die Schutzeinrichtung 2 weist ein erstes Teil 4 auf, beispielsweise einen Rahmen. Das erste Teil 4 weist eine Öffnung 5 auf, die durch ein zweites Teil 6 schließbar ist, beispielsweise durch eine Schutztür, die entsprechend dem Doppelpfeil 9 gegenüber dem ersten Teil 4 bewegbar ist und durch Lagerelemente 11 beweglich gelagert ist; alternativ zum Schieben kann die Schutztür auch schwenkbar sein.
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Die Vorrichtung 1 weist einen Sicherheitsschalter auf, der ein vorzugsweise am feststehenden ersten Teil 4 der Schutzeinrichtung 2 angeordnetes Schalterelement 7 aufweist, das einen Schalterkopf 12 aufweist, und einen vorzugsweise am beweglichen zweiten Teil 6 angeordneten Betätiger 8 umfasst, der beim Schließen der Schutztür mit dem Schalterkopf 12 in Wirkverbindung bringbar ist und dadurch das Schalterelement 7 steuert. Das Schalterelement 7 kann entweder selbst, über separate Schaltelemente oder über eine neben- oder übergeordnete Steuereinrichtung die Maschine 3 ein- und ausschalten.
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Im Ausführungsbeispiel weist der Betätiger 8 einen Transponder 20 auf, der elektrisch kontaktlos mit dem Schalterkopf 12, der eine Lesespule aufweist, Wechselwirken kann. Eine Wechselwirkung ist dabei nur möglich, wenn die Schutzeinrichtung 2 geschlossen ist. In einem ersten Betriebsmodus wird beim Schließen der Schutzeinrichtung 2 durch die Wechselwirkung zwischen Betätiger 8 und Schalterkopf 12 beispielsweise ein Schaltelement geschlossen, und dadurch ein Freigabesignal für den Betrieb der Maschine 3 bereitgestellt. Beim Öffnen der Schutzeinrichtung 2 wird die Wechselwirkung unterbrochen, das Schaltelement geöffnet und die Maschine 3 abgeschaltet.
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Die Vorrichtung 1 kann auch eine Zuhaltung aufweisen, mittels welcher der geschlossene Zustand der Schutzeinrichtung 2 lösbar arretierbar ist. Die Zuhaltung kann mechanisch erfolgen, insbesondere durch eine vorzugsweise formschlüssige Fixierung des Betätigers 8 am Schalterkopf 7, oder durch eine magnetische Kraft.
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Die Vorrichtung 1 ist mittels eines mit der Vorrichtung 1, im Ausführungsbeispiel mit dem Schalterkopf 12, in Wirkverbindung bringbaren Sperreinsatzes 16 in einen zweiten Betriebsmodus überführbar. In dem zweiten Betriebsmodus wird beim Wechselwirken von Betätiger 8 und Schalterkopf 12 am Ausgang der Vorrichtung 1 kein Freigabesignal ausgegeben. Damit wird ein Einschalten der Maschine 3 verhindert.
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Der Sperreinsatz 16 wirkt elektrisch kontaktlos mit einem Lesekopf in dem Schalterkopf 12 zusammen, wobei der Lesekopf auch mit dem Betätiger 8 zusammenwirkt. Der Lesekopf für den Sperreinsatz 16 könnte auch in dem Schalterelement 7 angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Lesekopf für den Sperreinsatz 16 derart angeordnet, dass er von innerhalb der Schutzeinrichtung 2 nicht erreichbar ist.
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Innerhalb des Schalterkopfes 12 und/oder Schalterelements 7 sind akustische und/oder optische Signalmittel angeordnet, welche die Wirkverbindung zwischen Sperreinsatz 16 und Schalterkopf 12 bzw. Schalterelement 7 signalisieren. An dem Schalterkopf 12 und/oder dem Schalterelement 7 ist mindestens eine Taste angeordnet, die vorzugsweise nur von außerhalb der Schutzeinrichtung 2 betätigbar ist, und mit welcher insbesondere die Rückführung in den ersten Betriebsmodus quittierbar ist.
