Die Erfindung betrifft eine Sicherheits-Schaltplatte zum Aus
lösen einer Alarm- und/oder Steuerfunktion bei einem Befahren
oder Betreten mit einem Gehäuse, mit einem an dessen Rand vor
gesehenen Randprofil, mit einer von dem Randprofil über dem
Boden frei beweglich gehaltenen Deckelplatte und mit einem
zwischen Boden und Deckelplatte angeordneten, auf Druck der
Deckelplatte ansprechenden und mit seinen beiden Enden an ei
ne Signalauswerteeinrichtung angeschlossenen Signalgeber.
Sicherheits-Schaltplatten dieser Art sind bekannt. Sie werden
zum Beispiel neben Pressen, Walzen, Robotern und anderen ge
fährlichen Maschinen in Werkhallen in den Boden eingelassen.
Sobald ein Arbeiter die Platte bei einer Annäherung an die Ma
schine mit einem Fuß betritt oder mit einem Fahrzeug auf
fährt, spricht die Schaltplatte an und gibt ein elektrisches
Signal. Mit diesem kann die Maschine abgeschaltet und/oder
ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst werden. Bei ei
ner bekannten Schaltplatte (DE-OS 37 15 871) sind zwischen de
ren Boden- und Deckelplatte leitende und nichtleitende Schich
ten abwechselnd übereinander angeordnet. Diese Schichten bil
den einen Signalgeber. Jede leitende Schicht ist an ihrem ei
nen Ende mit der jeweils übernächsten leitenden Schicht elek
trisch verbunden. Mit ihren anderen Enden sind die leitenden
Schichten an eine Spannungsversorgung und an eine Signalaus
werteeinrichtung angeschlossen. Die nichtleitenden Schichten
sind elastisch zusammendrückbar. Bei einem Druck auf die Dec
kelplatte und damit auf die Schichten werden die leitenden
Schichten durch die nun zusammengedrückten nichtleitenden
Schichten hindurch miteinander verbunden. Die Signalauswerte
einrichtung erkennt diese Zustandsänderung. Sie liefert ein
diese Zustandsänderung anzeigendes Signal. Die bekannte
Schaltplatte wird vielfach angewandt. Sie hat sich in der Pra
xis bewährt. Es sind jedoch Störfälle denkbar, bei denen sie
ihre Aufgabe nicht erfüllt. So kann Öl in die Schaltplatte
eindringen und die leitenden Schichten voneinander isolieren.
Bei einem Druck auf die Deckelplatte bleiben die leitenden
Schichten dann trotz Zusammendrückens der nichtleitenden
Schichten voneinander isoliert. Dies beeinträchtigt die Funk
tionsfähigkeit der bekannten Schaltplatte.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Schaltplatte so auszubilden, daß
sie auch bei Eindringen von Öl und bei anderen denkbaren Stör
fällen ihre Funktionsfähigkeit beibehält. Auch sollen die
sehr strengen Sicherheitsanforderungen der Berufsgenossen
schaften erfüllt werden. Diese verlangen unter anderem eine
sogenannte diversitäre Redundanz. Das heißt, daß die Funk
tionsfähigkeit auf verschiedene Weise überwacht werden muß.
Die Lösung für die gestellte Aufgabe ergibt sich nach der Er
findung dadurch, daß der Signalgeber aus einem zwischen Boden
und Deckelplatte mit im wesentlichen gleichmäßigen gegenseiti
gen Abständen verlegten Schlauch mit einer leitenden Schicht
auf seinem Boden und einer leitenden Schicht unter seiner
Oberseite besteht, die im Ruhezustand des Schlauches voneinan
der isoliert sind, und die beiden leitenden Schichten an die
Signalauswerteeinrichtung angeschlossen sind.
Der Signalgeber besteht somit im wesentlichen aus einem ela
stischen und in sich geschlossenen Schlauch. Öl, Fett und Was
ser können ohne Beschädigung des Schlauches nicht in diesen
eindringen. Die Deckelplatte schützt den Schlauch ausreichend
vor einer möglichen Beschädigung. Dadurch ergibt sich eine
große Sicherheit für die gesamte Schaltplatte und deren Funk
tion. Schläuche mit einer leitenden Schicht auf dem Boden und
einer weiteren leitenden Schicht unter der Oberseite sind be
kannt. Der Durchmesser, ihre Wandstärke, die Elastizität ih
res Materials und die Form sind so gewählt und aufeinander ab
gestimmt, daß die beiden leitenden Schichten im entspannten
Ruhezustand ausreichend weit auseinanderliegen. Bei einem
Druck auf die Deckelplatte wird der Schlauch jedoch minde
stens an einer Stelle so weit zusammengedrückt, daß sich die
beiden leitenden Schichten berühren. Damit wird ein Strom
kreis, in dem die Spannungsversorgung und die Signalauswerte
einrichtung liegen, geschlossen. Die Signalauswerteeinrich
tung löst einen Alarm aus, schaltet eine Maschine ab und der
gleichen. Die Schaltung, über die die Spannungsversorgung,
der Schlauch und die Signalauswerteeinrichtung miteinander
verbunden sind, ist bekannt. Eine solche Schaltung wird zum
Beispiel in der DE-OS 37 15 871 beschrieben.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der
Schlauch von einer Stelle am Rand des Gehäuses ausgehend spi
ralförmig nach innen verläuft, dort seine Drehrichtung um
kehrt, parallel zu den nach innen verlaufenden Wicklungen
nach außen wieder bis zum Rand verläuft und dort wieder neben
der vorstehend genannten Stelle endet. Mit dieser Verlegung
des Schlauches zwischen Boden- und Deckelplatte läßt sich ei
ne große Schlauchlänge auf einfache Weise im Gehäuse unter
bringen. Dies führt zu einer hohen Empfindlichkeit. Unabhän
gig davon, auf welche Stelle der Deckelplatte Druck ausgeübt
wird, kann man davon ausgehen, daß der Schlauch an irgendei
ner Stelle bis zur Berührung seiner beiden leitenden Schich
ten zusammengedrückt wird. Der Stromkreis wird geschlossen.
Die Signalauswerteeinrichtung spricht an. Die Verlegeform
führt weiter dazu, daß Anfang und Ende des Schlauches am Rand
des Gehäuses nebeneinanderliegen. Damit lassen sich auch die
Enden der leitenden Schichten einfach an die Spannungsversor
gung und die Signalauswerteeinrichtung anschließen. Die Schal
tung der Spannungsversorgung, der Anschluß der leitenden
Schichten des Schlauches an die Spannungsversorgung und die
Signalauswerteeinrichtung gehören zum Stand der Technik. Zur
Vereinfachung wird in einem Teil der folgenden Beschreibung
nicht auf die Spannungsversorgung hingewiesen und angenommen,
daß sie ein Teil der Signalauswerteeinrichtung ist.
Zweckmäßig sind die beiden leitenden Schichten der beiden am
Rand des Gehäuses nebeneinanderliegenden Enden des Schlauches
sämtlich an diese Signalauswerteeinrichtung angeschlossen. Da
mit hat der Schlauch vier Anschlüsse. Zwei von diesen sind
mit der eigentlichen Spannungsversorgung und zwei weitere mit
der eigentlichen Signalauswerteeinrichtung verbunden. Der
Schlauch verläuft zweckmäßig parallel zu den Rändern des Ge
häuses. In dessen Ecken ändert er seine Richtung um je 90°.
Bei dieser Verlegeform liegt der Schlauch auch in den Ecken
des Gehäuses. Es sind keine Bereiche vorhanden, in denen die
Schaltplatte unempfindlich ist und auf Druck nicht reagiert.
Zweckmäßig ist der Schlauch auf einer Bodenplatte des Gehäu
ses befestigt. Ebenso kann er unter der Deckelplatte befe
stigt sein. Er ist zum Beispiel auf einer dieser Platten auf
geklebt.
Die Deckelplatte besteht zweckmäßig aus mehreren einzelnen,
miteinander verbundenen Abschnitten. Zu deren Verbindung die
nen H-förmige Verbindungsstücke. Die Aufteilung der Deckel
platte in mehrere Abschnitte erleichtert den Zusammenbau des
Gehäuses. Weiter erhöht es die Empfindlichkeit der Schaltplat
te. Ein punktuell auf einen einzelnen Abschnitt der Deckel
platte ausgeübter Druck wird auf den darunter befindlichen
Schlauchabschnitt übertragen und nicht durch die Deckelplatte
über deren gesamter Fläche abgefangen.
Die Verbindungsstücke sind zweckmäßig derart ausgebildet, daß
sie einen Steg und von dessen beiden Enden ausgehende Flan
sche aufweisen und diese mit enger Passung auf die einzelnen
Abschnitte der Deckelplatte aufschiebbar sind.
Es wurde bereits ausgeführt, daß die Berufsgenossenschaften
eine vielfältige Überwachung der Betriebsbereitschaft der
Schaltplatten verlangen. Zum Erfüllen dieser Forderung ist in
einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß der Schlauch
unter einem über Atmosphärendruck liegenden Druck steht, an
einen Druckmesser angeschlossen ist und dieser bei einem
Druckabfall einen Alarm auslöst. Falls demnach der Schlauch
trotz seiner sicheren Lage im Gehäuse beschädigt oder er po
rös werden sollte, fällt sein Innendruck ab. Dies wird sofort
festgestellt.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß das Randprofil auf der Bodenplatte befestigt ist, das
Randprofil auf seiner Innenseite auf der Höhe der Deckelplat
te einen Anschlag und über diesem einen die Deckelplatte über
greifenden Überstand aufweist. Dabei sollte zwischen den In
nenrand des Anschlages und der Deckelplatte ein Spiel beste
hen. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß die Deckelplatte
sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung in großem
Umfang frei beweglich ist. Sie wird von dem Schlauch getra
gen. Jeder Druck auf die Deckelplatte, sei es in Vertikal- oder
auch in Horizontalrichtung, wird unmittelbar auf den
Schlauch übertragen. Da eine starre Verbindung zwischen der
Deckelplatte und den übrigen Teilen des Gehäuses fehlt, kann
sich eine solche starre Verbindung einer freien Beweglichkeit
der Deckelplatte nicht entgegensetzen.
Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem
die beiden Enden des Schlauches am Rand des Gehäuses nebenein
anderliegen. Elektrisch betrachtet, liegen dann auch der elek
trische Eingang und der elektrische Ausgang des Schlauches ne
beneinander. Hierzu wird der Schlauch nach seinem Verlauf im
Gehäuse wieder an den Eingang zurückgeführt. Die Erfindung
sieht noch eine weitere Ausführungsform vor, bei der der
Schlauch nicht an den Eingang zurückgeführt werden muß. Diese
Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Signalaus
werteeinrichtung aus einer an den elektrischen Eingang des
Schlauches angeschlossenen Spannungsquelle und einem an den
elektrischen Ausgang des Schlauches angeschlossenen elektri
schen Abschlußelement besteht und dieses bei einem Abweichen
der es beaufschlagenden Spannung von einem Sollwert ein Sig
nal aussendet und dieses von der Spannungsquelle detektiert
wird. Zweckmäßig ist die Spannungsquelle bei dieser Ausfüh
rungsform eine Gleichspannungsquelle und enthält ein Filter
zum Detektieren des von dem elektrischen Abschlußelement aus
gesendeten Signales. Bei dieser Ausführungsform wird der
Schlauch an einer beliebigen Stelle am Rand des Gehäuses in
dieses eingeführt. Er endet an einem von dieser Einführungs
stelle unabhängigen Ort. Dort wird das elektrische Abschluß
element an ihn angeschlossen. Gleichzeitig wird der Schlauch
druckdicht abgeschlossen. Bei dieser Ausführungsform wird der
Schlauch völlig losgelöst von elektrischen Forderungen, die
sich aus Spannungsversorgung und Signalauswerteeinrichtung er
geben, im Gehäuse verlegt. Er wird ausschließlich so unter
dem Gehäuse geführt, daß er möglichst gleichmäßig in diesem
verläuft.
Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen
wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung
ist:
Fig. 1 ein Teilquerschnitt durch die Sicherheits-Schaltplat
te,
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab ein Querschnitt durch den
Schlauch,
Fig. 3 ein Teilquerschnitt durch die Sicherheits-Schaltplatte
mit Darstellung des Schlauches im zusammengedrückten
Zustand,
Fig. 4 ein weiterer Teilquerschnitt durch die Sicherheits-
Schaltplatte mit Darstellung des Randprofiles,
Fig. 5 ein Teilquerschnitt durch die Sicherheits-Schaltplatte
bei einem Gehäuse ohne Bodenplatte,
Fig. 6 eine Aufsicht auf die Sicherheits-Schaltplatte mit
teilweise weggebrochener Deckelplatte und Darstellung
des Verlaufs des Schlauches bei einer Ausführungsform,
Fig. 7 in anderem Maßstab eine Aufsicht auf die Bodenplatte
bei Verwendung der Ausführungsform mit dem elektri
schen Abschlußelement und einer sich daraus ergebenden
anderen Verlegeform des Schlauches,
Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 7 mit einer noch anderen
Verlegeform des Schlauches und
Fig. 9 eine Darstellung ähnlich Fig. 7 mit einer noch anderen
Verlegeform des Schlauches.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 1, 3 und 4 enthält die
Sicherheits-Schaltplatte 12 eine Bodenplatte 14 und eine Dec
kelplatte 16. Im allgemeinen sind diese beiden Platten in meh
rere Abschnitte unterteilt. Gemäß der Darstellung in Fig. 4
befindet sich eine rutschfeste Auflage 18 auf der Deckelplat
te 16. Gemäß der Darstellung in Fig. 4 steht die Bodenplatte
14 über die Deckelplatte 16 über. Auf diesem überstehenden
Rand befindet sich das Randprofil 20. Es ist fest mit der Bo
denplatte 14 verbunden, zum Beispiel auf diese aufgeklebt.
Dieses Randprofil 20 verläuft entlang der vier Ränder oder
Kanten der gesamten Sicherheits-Schaltplatte 12. Der Schlauch
22 liegt in zahlreichen Windungen zwischen Bodenplatte 14 und
Deckelplatte 16. Das Randprofil 20 weist mehrere Füße 24 auf.
Mit diesen steht es auf der Bodenplatte 14 auf. Das Randpro
fil 20 weist weiter einen vertikal verlaufenden Steg 26 auf.
Auf dessen Innenseite sind übereinander zwei Anschläge 28 und
ein Überstand 30 angeordnet. Die Anschläge 28 begrenzen die
Bewegungsmöglichkeiten der Deckelplatte 16 in seitlicher Rich
tung. Der Überstand 30 begrenzt die Bewegungsmöglichkeit der
Deckelplatte 16 nach oben. Gemäß der Darstellung in Fig. 2
ist der Schlauch 22 im entspannten Ruhezustand nicht kreis
rund, sondern weist eine zusammengedrückte Form auf. Er weist
einen planen Boden 32, eine gewölbte Oberseite 34 und diese
verbindende Seitenwände 36 auf. Auf dem Boden 32 verläuft die
untere leitende Schicht 38. Unter der gewölbten Oberseite 34
verläuft die obere leitende Schicht 40. Bei dem in Fig. 2 ge
zeigten entspannten Ruhezustand des Schlauches 22 befinden
sich die beiden leitenden Schichten 38 und 40 in einem Ab
stand voneinander und sind damit elektrisch voneinander iso
liert. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 setzen sich die Boden
platte 14 und die Deckelplatte 16 aus mehreren Abschnitten zu
sammen. Fig. 1 zeigt zwei Abschnitte für die Bodenplatte 14
und zwei Abschnitte für die Deckelplatte 16. Die die Boden
platte 14 bildenden Abschnitte sind fest miteinander verbun
den, zum Beispiel verschweißt. Die die Deckelplatte 16 bilden
den Abschnitte sind dagegen beweglich miteinander verbunden.
Die Verbindung erfolgt über ein Verbindungsstück 42. Dieses
weist einen Steg 44 und von diesem ausgehende Flansche 46
auf. Die Flansche 46 übergreifen die Ränder der Abschnitte
der Deckelplatte 16. Sie sind mit enger Passung auf diese auf
geschoben. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform ohne Bodenplatte
des Gehäuses. Der Schlauch 22 ist unter der Deckelplatte 16
befestigt, zum Beispiel an diese angeklebt, und liegt unmit
telbar auf dem Boden 48 des Raumes, zum Beispiel einer Ferti
gungshalle, auf. Fig. 6 zeigt die Sicherheits-Schaltplatte 12
von oben, teilweise aufgeschnitten. Man erkennt die Bodenplat
te 14, das umlaufende Randprofil 20 und die einzelnen Noppen
der rutschfesten Auflage 18. Man erkennt weiter den Verlauf
des Schlauches 22. Die beiden Schlauchenden, die Schlauchan
fang und Schlauchende genannt werden sollen, liegen bei der
Darstellung in Fig. 6 rechts unten. Der Schlauchanfang ist in
ausgezogenen Linien dargestellt. Dieser Schlauchanfang ist
entgegen der Uhrzeigerrichtung spiralförmig auf die Bodenplat
te 14 aufgelegt. Dabei verläuft er parallel zu deren Rändern
und ist in den Decken um je 90° abgebogen. Auf diese Weise
verläuft er bis etwa zur Mitte der Bodenplatte 14. Dort kehrt
er seine Richtung um. Er verläuft in Uhrzeigerrichtung nach
außen. Diese nach außen verlaufenden Windungen, das sogenann
te Schlauchende, sind gestrichelt dargestellt. Das Schlauchen
de liegt unmittelbar neben dem Schlauchanfang. Schlauchanfang
und Schlauchende weisen beide je eine untere leitende Schicht
38 und eine obere leitende Schicht 40 auf. Damit ergeben sich
vier Anschlüsse. Diese werden an die Signalauswerteeinrich
tung bzw. an diese und die Spannungsversorgung angeschlossen.
Die Abmessungen der verschiedenen Teile, die Elastizität des
Schlauches 22 und das Gewicht der Deckelplatte 16 sind so auf
einander abgestimmt, daß der Schlauch 22 im Ruhezustand das
Gewicht der Deckelplatte 16 trägt und diese die in Fig. 1,
Fig. 4 und Fig. 5 gezeigte Lage einnimmt. In diesem Ruhezu
stand sind die leitenden Schichten 38 und 40 voneinander ge
trennt und isoliert. Weiter ist die Deckelplatte 16 fast frei
beweglich. Gemäß der Darstellung in Fig. 4 oder Fig. 5 kann
sie sich bei Druck von oben nach unten bewegen. Zwischen ih
rem Rand und den Anschlägen 28 besteht ausreichend Spiel. Das
gleiche gilt für den Rand der rutschfesten Auflage 18 und den
Überstand 30. Bei einem Druck von oben, wie es der in Fig. 3
eingezeichnete Pfeil andeutet, drückt die Deckelplatte 16 den
Schlauch 22 auf einem kleineren oder größeren Teil seiner Län
ge zusammen. Es entsteht das in Fig. 3 gezeigte Bild. Die bei
den leitenden Schichten 38 und 40 berühren sich und geben
elektrischen Kontakt. Ein elektrischer Stromkreis wird ge
schlossen. Dies hat zum Beispiel zur Folge, daß die beiden an
die Signalauswerteeinrichtung angeschlossenen Enden der bei
den leitenden Schichten 38 und 40 spannungslos werden. Dies
wird von der Signalauswerteeinrichtung erkannt. Diese löst ei
nen Alarm aus. Gegebenenfalls wird auch eine Maschine abge
schaltet. Abhängig von dem Widerstand der beiden leitenden
Schichten 38 und 40 tritt an der Spannungsversorgung ein Kurz
schluß auf. Auch dies wird erkannt und kann zum Auslösen ei
nes Alarmes dienen. Mit Gleichspannung und mit Wechselspan
nung arbeitende Signalauswerteeinrichtungen können bei den
Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 eingesetzt werden.
Es wurde ausgeführt, daß der Schlauch 22 unter Überdruck ge
setzt wird. Bei einer Beschädigung des Schlauches oder einer
Zuleitung fällt dieser Überdruck ab. Auch dies wird erkannt.
Es wird angezeigt, daß die Sicherheits-Schaltplatte fehler
haft ist und überprüft werden muß.
Bei der in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausführungsform ent
hält die Signalauswerteeinrichtung ein an das Ende des Schlau
ches 22 angeschlossenes elektrisches Abschlußelement 50. Der
Schlauchanfang wird am Rand des Gehäuses 14 in dieses einge
führt. Dort ist die Spannungsquelle, die nicht dargestellt
ist, an den Schlauch 22 angeschlossen. Wie die Fig. 7 bis
9 zeigen, kann der Schlauch 22 bei Verwendung des elektri
schen Abschlußelementes 50 in vielfältiger Form im Gehäuse ge
führt sein. Es ist lediglich darauf zu achten, daß er mög
lichst gleichförmig über der Gehäusefläche verteilt ist. Im
Betrieb beaufschlagt die Spannungsquelle den Schlauch 22 mit
Gleichspannung. Das elektrische Abschlußelement 50 enthält ei
nen Chip, einen Mikroprozessor oder dergleichen. Bei Beauf
schlagung mit Gleichspannung sendet er ein Signal aus. Dieses
wird an der Spannungsquelle, zum Beispiel über ein Filter, de
tektiert. Bei Zusammendrücken des Schlauches 22 tritt ein
Kurzschluß auf. Das elektrische Abschlußelement 50 wird span
nungslos. Das eben genannte Signal wird nicht mehr ausge
sandt. Dies wird am Ausgang des Filters festgestellt. Ein
Alarm wird ausgelöst. Das vom elektrischen Abschlußelement 50
ausgesandte Signal ändert sich auch dann, falls dieses bei ei
ner Beschädigung des Schlauches mit einer von der Sollspan
nung abweichenden Gleichspannung beaufschlagt wird. Auch die
ses wird detektiert. Ein Alarm wird ausgelöst.