(57)【要約】本発明は、安全スイッチ用の施錠システム（１）に関するものであり、読み取りヘッド（２）とアクチュエータ（３）を有しており、これらのそれぞれには、電気的な接触を伴わない方式で互いに相互作用する電気的及び／又は電子的なコンポーネントを含む第１及び第２コンポーネント（１０、１４）が提供されており、これにより、安全スイッチを制御する。本発明によるこの施錠システムは、対応要素（１２）と相互作用するスイッチング可能な電磁石（７）により、アクチュエータ（３）を読み取りヘッド（２）に施錠可能であると共に、この施錠動作は、その出力信号が、電磁石（７）によって生成される磁場に依存しているセンサ要素（３１、３２、３３、３４）によって制御されるという事実を特徴としている。
2005528738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な接触を伴うことなしに相互作用させることが可能であり、これにより、安全スイッチを制御可能な電気的及び／又は電子的コンポーネントを個々に有する第１及び第２コンポーネントセット（１０、１４）を具備する読み取りヘッド（２）とアクチュエータ（３）を具備する安全スイッチ用の施錠システム（１）であって、
前記アクチュエータ（３）は、スイッチング可能な電磁石（７）と関連して動作する対応要素（１２）によって前記読み取りヘッド（２）上において施錠可能であり、
その出力信号が、前記電磁石（７）によって生成可能な磁場の関数であるセンサ要素（３１、３２、３３、３４）により、前記施錠を制御可能であることを特徴とする施錠システム。
【請求項２】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場の強度に関するアナログ出力信号を生成する、請求項１に記載の施錠システム。
【請求項３】
前記電磁石（７）の前記磁場によって発生する前記施錠力のレベルは、前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）によって制御可能である、請求項１又は２に記載の施錠システム。
【請求項４】
前記施錠力の前記レベルは調節可能である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項５】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場を計測し、前記読み取りヘッド（２）及び前記アクチュエータ（３）の形状的な構成と磁気特性を考慮して、前記計測された磁場から、前記読み取りヘッド（２）と前記アクチュエータ（３）間において作用する前記施錠力を判定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項６】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記アクチュエータ（３）上に取り付けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項７】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記読み取りヘッド（２）上に取り付けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項８】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場の関数として、２つのスイッチング状態をとることが可能であり、前記アクチュエータ（３）内に取り付けられている前記第２制御グループ（１４）は、前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）の前記スイッチング状態によって制御される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項９】
前記第２コンポーネントセット（１４）に電気エネルギーを供給するべく、前記アクチュエータ（３）に発電機コイル（３５）が取り付けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１０】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記発電機コイル（３５）に電気的に直列に接続されている、請求項９に記載の施錠システム。
【請求項１１】
複数のセンサ要素（３１、３２、３３、３４）が構成されており、施錠の監視のために、所望の方式で、前記センサ要素の出力信号が相互接続される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１２】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）の位置は、調節手段（３０）によって調節可能である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１３】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、リード接点（３７）を具備している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１４】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、ホール素子（３８）を具備している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１５】
前記対応要素（１２）及び／又は前記電磁石（７）は、前記アクチュエータ（３）上に取り付けられている関連するベース要素（３）に堅固に結合されており、この結果、前記読み取りヘッド（２）は、前記ベース要素（１３）に対して旋回可能である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の施錠システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に規定されているように、アクチュエータを具備する安全スイッチ用の施錠システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気的な接触を伴うことなしに相互作用し、この結果、安全スイッチを制御可能な電気的及び／又は電子的構造要素を有する第１及び／又は第２コンポーネントセットをそれぞれが具備する読み取りヘッド及びアクチュエータを有する安全スイッチについては、例えば、独国特許出願公開第１９７１１５８８Ａ１号公報（ＤＥ１９７１１５８８Ａ１）に既に開示されている。この種の安全スイッチを使用すれば、機械や設備などのドア、カバー、格子、及びこれらに類似する可動保護装置を監視することができる。通常、安全スイッチは、関連する保護装置が、例えば、安全な動作状態に移行したり、電源が切断されたり、或いは、装置の電源投入が妨げられた場合に、１つ又は複数の電気回路を遮断する。
【０００３】
通常、読み取りヘッドによって形成されるチャネル内に、アクチュエータが導入される。組立が完了すれば、この読み取りヘッド内のアクチュエータを機械的に施錠可能であり、この結果、保護装置を施錠状態に維持することができる。最新技術によれば、この施錠は、アクチュエータ内の開口部を直接貫通するロッドの延長、又はアクチュエータと関連して動作する読み取りヘッド内の制御装置の遮断の結果として実現される。このような施錠システム（並びに、従って、安全スイッチ）は、そのアプリケーションの機能として必要とされる施錠力（例：１０００Ｎ）を印加できるように、機械的な観点において、十分堅固に設計しなければならない。
【０００４】
このような機械的な施錠の代わりに（又は、これに加えて）、電磁力によって施錠を実現することも可能である。当然のことながら、電磁力は、電磁石と、これに関連する対応要素間における距離によって大きく左右され、具体的には、距離の増大に伴って急激に低下する。又、金属切削用の工作機械の近傍などの汚染環境においては、安全スイッチ及び施錠システムの汚染により、高い施錠力の提供と、動作のその他の側面が損なわれる場合もある。
【０００５】
独国特許出願公開第１９９５３８９８Ａ１号公報（ＤＥ１９９５３８９８Ａ１）には、Ｕ字形の保持磁石を具備するアクセス保護装置が開示されている。模範的な実施例として、回転可能なＵ字形の永久磁石を具備する構成について説明されており、この構成においては、第１リード接点によって永久磁石の回転位置（即ち、磁力による施錠動作の係合又は非係合）を検出し、第２リード接点によって対応要素の存在又は非存在（即ち、保護ドアが閉鎖されているかどうか）を検出するようになっている。
【０００６】
独国特許第１９８４０６２０Ｃ１号公報（ＤＥ１９８４０６２０Ｃ１）には、読み取りヘッド上に取り付けられたホールセンサと、アクチュエータ上に取り付けられた永久磁石を具備する非接触式安全スイッチが開示されている。ホールセンサによって閉鎖位置を監視しており、このホールセンサのスイッチングの閾値は、微調整用可変抵抗器によって調節可能になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、安全スイッチの施錠システムにおける更なる改善の問題、特に、電磁力による施錠の高信頼性監視の問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題は、請求項１に規定されている施錠システムによって解決される。特定形態の構成については、従属請求項に規定されている。
【０００９】
安全スイッチを制御するべく、電気的な接触を使用することなく、交互に係合及び非係合可能な電気的及び／又は電子的構造要素を有する第１及び／又は第２コンポーネントセットをそれぞれが具備する読み取りヘッド及びアクチュエータを具備する安全スイッチの施錠システムにおいては、この問題は、対応要素と関連して動作するスイッチング可能な電磁石によって読み取りヘッド上のアクチュエータを施錠可能であり、且つこの施錠状態を、電磁石によって生成可能な磁場によって出力信号が左右されるセンサ要素によって制御できるようにすることにより、解決される。
【００１０】
技術文献において、電磁石の磁場の強度（並びに、従って、生成される施錠力）を監視可能なアナログ出力信号を提供するセンサ要素について開示するものはない。本発明において請求されている電磁石の使用法において、この施錠力の調節が可能であり、適切な電気的作動によって連続的に調節することができる。一方、最新技術における既存のセンサ要素の場合には、永久磁石が施錠位置に既に回転しているかどうか、或いは保護ドアが閉鎖されているかどうかを確認するべく、１つのスイッチング状態又は１つの位置のみを個別的且つデジタル的に判定している。又、この施錠力の調節機能によれば、個々の保護メカニズム用の様々な施錠力による監視対象機械の様々な動作状態の（特に、プログラム制御下における）自動的な関連付けも可能となる。
【００１１】
読み取りヘッドとアクチュエータによる電気的な接触を伴わない相互作用は、最新技術におけるあらゆる既存のプロセスによって実現可能であり、最も単純なケースにおいては、電磁波（特に、電磁場の電磁波）の減衰によって実現することができる。或いは、この代わりに、読み取りヘッドとアクチュエータ間において識別信号を非接触で電気的に交換する所謂トランスポンダシステムを使用することも可能である。最新技術においては、対話型システムの応答の三次元領域は、限定的にしか使用されておらず、組立状態における読み取りヘッドとアクチュエータの互いに対する相対的に正確な方向付けが必要とされている。
【００１２】
施錠は、アクチュエータの動作方向を横断する方向に移動可能なバーによって実現されるのではなく（或いは、これのみによって実現されるのではなく）、対応要素上における電磁力の作用によって実現される。電磁石は、安全スイッチ自体及び／又は関連する制御メカニズム及び／又は安全スイッチと関連付けられた機械によってスイッチング可能である。施錠力のレベルは、例えば、関連する機械の動作状態の関数として調節することができる。必要に応じて、ベース要素に対して旋回できように、対応要素及び／又は電磁石が取り付けられる。施錠の際には、十分大きな施錠力を実現するべく、電磁石とアクチュエータは、互いに近接配置される。又、第１及び／又は第２コンポーネントセットを個々の対応要素と統合することにより、不都合な状態（例えば、保護メカニズムの角度にずれが発生した場合など）においても、これらのコンポーネントセットの相互作用が確実に実現するようにすることが好ましい。
【００１３】
特定の一実施例においては、センサ要素は、アクチュエータ内に取り付けられている。必要に応じて、アクチュエータは、ベース要素、対応要素、及び第２コンポーネントセットを更に具備しており、具体的には、これらの要素によってアクチュエータが形成されている。或いは、この代わりに（又は、これに加えて）、読み取りヘッドが、同様に１つ又は複数のセンサ要素を具備することも可能である。この場合には、例えば、電磁石によって生成される磁場の減衰を読み取りヘッド内において直接計測することができよう。
【００１４】
これら１つ又は複数のセンサ要素の数及び構成とは無関係に、安全スイッチは、センサの出力信号の直接的又は間接的な結合により、並びに第１及び第２コンポーネントセットの相互作用により、制御可能である。直接的な結合は、例えば、センサ要素が適切な出力信号を提供し、第１及び／又は第２セットが動作可能な場合に実現する。一方、間接的な結合は、例えば、上位制御電子回路が、第１及び／又は第２コンポーネントセットの出力信号を受信し、且つ、この状況とは無関係に、センサ要素の出力信号を受信した場合に実現する。この場合には、上位制御要素内において、これら２つの出力信号がリンクされ、この結果、例えば、センサ要素の出力信号が関連する監視対象機械の動作状態が存在するかどうかが判定される。
【００１５】
本発明の好適な一実施例においては、センサ要素は、電磁石によって生成可能な磁場の関数として２つのスイッチング状態をとることができる。そして、必要に応じて、アクチュエータ内に取り付けられている第２コンポーネントセットを、このセンサ要素のスイッチング状態によって制御する。この結果、外部の電気的な接続を伴うことなしに、アクチュエータを開発可能であるという利点がもたらされる。外部から到来する機械的又はその他特性の破壊的な影響から保護するべく、必要なすべての電気的及びその他の接続は、好ましくは、アクチュエータ内に取り付けられる。又、センサ要素は、アクチュエータの第２コンポーネントセット上（又は、この内部）に直接取り付け可能であり、或いは、その内部に内蔵することも可能である。当然のことながら、多くのアプリケーションにおいては、アクチュエータ上において、第２コンポーネントセットのセンサ要素をある程度の距離をおいて配置することが有利である。即ち、軸方向における電磁石からの１つ距離だけではなく、電磁石とアクチュエータ間の相対運動の動作方向に対して垂直の方向における位置のずれも判定できるように、必要に応じて、アクチュエータのエッジ領域内に少なくとも１つのセンサ要素を取り付けるのである。
【００１６】
本発明の好適な一実施例においては、第２コンポーネントセットに電気的エネルギーを供給するべく、アクチュエータ内に発電機コイルが取り付けられている。この発電機コイルは、通常、読み取りヘッドの第１コンポーネントセットから電磁信号を受信し、この信号から電気的及び／電子的コンポーネントの動作に必要な電圧又は電流を生成する。
【００１７】
本発明の特に単純な一実施例においては、発電機コイルに対してセンサ要素が電気的に直列に接続されている。この結果、電磁石によって生成される十分に強い（或いは、十分弱い）磁場をセンサ要素が検出した場合にのみ、アクチュエータ内の第２コンポーネントセットの電源を投入することができる。
【００１８】
アクチュエータ及び／又は読み取りヘッド上にいくつかのセンサ要素が取り付けられている場合には、必要に応じて、これらの出力信号を相互接続し、施錠状態を監視することができる。例えば、個々の要件及び幾何学的な関係と調和するように（特に、アクチュエータの取り付け表面上に）いくつかのセンサ要素を三次元又は二次元で分散させることが有利である。このようにすれば、施錠状態における電磁石に対するアクチュエータの相対位置を判定することも可能になる。
【００１９】
１つ又は複数のセンサ要素の位置は、個別又は集合的な調節手段によって調節することができる。この調節は、通常、３つのすべての空間方向及び／又は回転方向において実行可能である。但し、多くのアプリケーションにおいては、アクチュエータと電磁石の相対運動の方向における（又は、この運動に対して９０°の角度における）調節機能が重要な検討項目である。
【００２０】
特定の一実施例においては、センサ要素は、リード接点及び／又はホール素子を具備しており、具体的には、センサ要素が、リード接点又はホール素子の形態であってよい。ホール素子は、１つ又は複数のスイッチングポイントを割り当て可能であることのみならず、電磁石によって生成される磁場の強度に比例するアナログ出力信号を生成可能であるという点において、リード接点よりも優れている。
【００２１】
本発明のその他の利点、特徴、及び詳細については、独立請求項と以下の説明において提示されており、以下の説明においては、添付図面を参照し、いくつかの模範的な実施例について説明している。尚、請求項並びに以下の説明において言及されている特徴は、個別的に、或いは組み合わせにおいて、本発明にとって不可欠なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明において請求されている施錠システム１（図４）を具備する安全スイッチの読み取りヘッド２の斜視図を示している。この読み取りヘッド２は、図示されていない安全スイッチの少なくとも一部を構成する。電気的スイッチング機能は、ヘッドハウジング４の内部又はヘッドハウジング４から離れた場所に取り付けられている安全スイッチのスイッチングコンポーネント内において実行可能である。読み取りヘッド２の電気的な接触は、１つ又は複数のプラグ／ソケットコネクタ５によって実現される。ヘッドハウジングは、その形状が略四角形になっており、基本的に矩形であって好ましくは平坦な前面６を有している。ヘッドハウジング４は、その中心の下方に、円筒状の穿孔を具備しており、この穿孔の長手方向の軸は、前面６と直角をなしており、その内部に電磁石７を収容することができる。好適な一実施例においては、読み取りヘッド２は、保護装置（図示されてはいない）のフレーム上又はその機械自体の上に、ヘッドハウジング４によって固定される。
【００２３】
電磁石７は、略円筒状のハウジングを具備しており、このハウジングは、アクチュエータ３と対向するその側部上に、略円筒形状であって好ましくは平坦な取り付け表面８を形成している。この電磁石７のハウジングは、環状の溝２８によって第１取り付け表面８から分離された環状であって好ましくは平坦なエッジ９からなる外側に向かう放射状の形態になっている。第１取り付け表面８、環状のエッジ９、及び前面６は、好ましくは、１つの面内に位置している。
【００２４】
第１コンポーネントセット１０は、ヘッドハウジング４内において、電磁石７の上方に固定するべく取り付けられており、具体的には、ヘッドハウジング４のネジが切られた結合部によって着脱自在又は非着脱自在に固定されている。この第１コンポーネントセット１０、電磁石７、及びプラグ／ソケットコネクタ５の接続部間における配線は、好ましくは、ヘッドハウジング４内に取り付けられている。ヘッドハウジング４の側部表面上には、プラグ／ソケットコネクタ５の接続ラインを固定するケーブルクリップ１１が取り付けられている。第１コンポーネントセット１０の好ましくは平坦な前面（即ち、第３取り付け表面２３（図４））は、第１取り付け表面８とアライメントされているか、或いは、この表面よりも後方にわずかに引っ込んでいる。
【００２５】
図２は、関連するアクチュエータ３の斜視図を示しており、このアクチュエータは、鋼などからなる対応要素１２を具備しており、この対応要素を利用することにより、アクチュエータ３を電磁石７によって読み取りヘッド２上において固定すると共に、保護メカニズムを施錠することができる。この対応要素１２は、電磁石と関連して動作するインサートを固定するためのアルミニウムのフレームを形成するべく、例えば、一体の鋼の形態になっているか、或いは部分的に鋼から構成可能である。対応要素１２は、アルミニウムからなるものなどの関連するベース要素１３に堅固に結合されているが、図４に関連する説明において後述するように、この要素に対して旋回可能である。対応要素１２には、電気的な接触を伴うことなしに読み取りヘッド２の第１コンポーネントセット１０と相互作用可能な第２コンポーネントセット１４が堅固に結合されており、これは、必要に応じて、止めネジにより、対応要素に着脱自在に装着される。
【００２６】
対応要素１２は、好ましくは平坦な取り付け表面１５を形成しており、この表面は、施錠プロセスにおいて読み取りヘッド２の第１取り付け表面８と面接触することができる。第２コンポーネントセット１４の好ましくは平坦な前面（即ち、第４取り付け表面２４（図４））は、この第２取り付け表面１５とアライメントされているか、或いは、この取り付け表面よりもわずかに引っ込んでいる。第１及び第２コンポーネントセット１０、１４の構成プロセスにおいては、電磁石７と対応要素１２の個々の第１及び第２取り付け表面８、１５間における接触を確実に実現することが不可欠であり、この理由は、これにより、特に大きな施錠力を実現できるためである。
【００２７】
アクチュエータ３は、安全スイッチによって機械をスイッチングできるように、例えば、ベース要素１３により、保護メカニズム上において固定される。対応要素１２は、第２コンポーネントセット１４と共に、図２に示されている３つの空間方向ｘ、ｙ、ｚ（これらは、それぞれ互いに直角をなしている）を中心としてこの保護装置に対して旋回可能である。対応要素１２とベース要素１３間における間隔の方向は、この例においては、空間方向ｚによって表されている。通常、対応要素１２は、ベース要素１３に対して、この間隔の方向ｚにおいては偏位することができない。対応要素１２及びベース要素１３は、いずれも丸いエッジを有する略矩形の基本形状を具備している。対応要素１２の溝が形成された凹部は、固定手段（具体的には、ネジ）を挿入するためのものであり、この固定手段をベース要素１３の固定用開口部１７内に挿入し、これを使用して保護メカニズムの可動部上にアクチュエータ３を固定することができる。
【００２８】
この図示の実施例においては、第２コンポーネントセット１４は、接続ラインを具備しておらず、従って、アクチュエータ３と電気的な接触を実現する必要はない。必要に応じて、第２コンポーネントセット１４内に保存されている識別データの読み出しと、このデータの第１コンポーネントセット１０への返送のために、読み取りヘッド２内に取り付けられている第１コンポーネントセット１０を介してアクチュエータ３内の第２コンポーネントセット１４にエネルギーが伝達される。単純な実施例においては、第２コンポーネントセット１４は、必要に応じて、第１コンポーネントセット１０が生成する交互に変化する電磁場を減衰させることにより、それぞれ第１コンポーネントセット１０及び読み取りヘッド２に対して、第２コンポーネントセット１４の存在（並びに、従って、保護メカニズムの閉鎖位置）について通知することができる。
【００２９】
この図示の模範的な実施例においては、合計４つのセンサ要素３１、３２、３３、３４が、第２取り付け表面１５の略中央に位置する仮想二等辺三角形の角に取り付けられている。これらのセンサ要素のそれぞれは、プラスチック又はこれに類似するものからなる本実施例においては円形の適切なディスク内に埋め込まれている（又は、ディスク上に固定されている）。このプラスチックのディスクは、調節手段３０として調節スロットを具備しており、これを利用することにより、関連するセンサ要素３１の位置をｚ軸方向において調節することができる。中央に取り付けられている第２センサ要素３２を使用し、関連する磁場がアクチュエータ３を取り囲むフィールド内に存在しているどうかを判定することができる。更には、仮想二等辺三角形の角に配置されている第１、第３、及び第４センサ要素３１、３３、３４により、存在し得る磁場に対するアクチュエータ３（特に、対応要素１２）の位置を判定することができる。これらのセンサ要素３１、３２、３３、３４の出力信号は、好ましくは、第２コンポーネントセット１４内の電気的及び／又は電子的コンポーネントを使用することによって接続される。
【００３０】
図３ａは、第２コンポーネントセット１４の模範的な第１実施例を示しており、この実施例においては、発電機コイル３５とトランスポンダ３６が取り付けられている。この図示の実施例における第２コンポーネントセット１４の外部に取り付けられたリード接点３７は、発電機コイル３５に電気的に直列に接続されている。電磁石７によって生成される磁場の近傍にこのリード接点３７が接近すると、リード接点３７の接点スタッド４２は、作動方向４３に偏向し、この結果、トランスポインダ３６が発電機コイル３５に電気的に接続される。尚、メーク接点の代わりに、発電機コイル３５の非作動時に短絡するブレーク接点を使用することも可能であり、これにより、第１及び第２コンポーネントセット１０、１４間における信号の交換が回避される。
【００３１】
第２コンポーネントセット１４及びリード接点３７は、いずれもアクチュエータ上（又は、アクチュエータ内に）取り付けられており、従って、リード接点３７（並びに、従って、アクチュエータ３）の動作には、読み取りヘッド２内に取り付けられている第１コンポーネントセット１０に対する第２コンポーネントセット１４の接近が伴っている。第１コンポーネントセット１０内の適切な送信コイルが電磁信号を送信し、この信号が発電機コイル３５によって受信されて、少なくともある程度が電気的エネルギーに変換される。そして、この電気的エネルギーにより、トランスポンダ３６内に保存されているデータ信号が読み出され、発電機コイル３５により、読み取りヘッドの第１コンポーネントセット１０に返送される。但し、このデータ信号は、電磁石７によって生成される磁場が、例えば、十分な程度の施錠を実現するべく割り当てられた強度を有している場合など、接点スタッド４２が偏向した場合にのみ読み出すことができる。
【００３２】
図３ｂは、第２コンポーネントセット１１４の模範的な第２実施例を示しており、この場合には、トランスポンダ１３６が発電機コイル１３５に直接接続されている。そして、第２コンポーネントセット１１４からある程度の距離だけ離隔し、ホール素子３８がセンサ要素として取り付けられており、これは、フィードライン４４を介してトランスポンダ１３６から供給を受けており、この出力ライン４５は、評価のために、トランスポンダ１３６に再度接続されている。
【００３３】
図４は、組立状態における施錠システム１の読み取りヘッド２及びアクチュエータ３のｙ／ｚ面における断面を示している。この図示の断面において特に観察すべきものは、伸縮自在に変形可能な要素１８の形状であり、これは、間隔方向ｚに対して回転の際に対称となるように設計されている。ワッシャ２０は、略カップ形状になるように設計されており、特に、施錠と、これに伴う接続要素１９を介した対応要素１２からベース要素１３への、並びに、従って、読み取りヘッド２からそれぞれアクチュエータ３及び保護装置への力の伝達、及び／又は接続要素１９のねじ込み及び／又はベース要素１３に対する対応要素１２の旋回の際の止め具を形成している。ソケット１８は、ベース要素１３と接続要素１２の両方と接触した状態にあり、振動や衝撃が発生した場合に対応要素１２が振動する傾向を減衰させ、これにより、例えば、ベース要素１３上への対応要素１２の衝突などによって発生するものなどの雑音や騒音の発生を防止する。
【００３４】
第１センサ要素３１は、エネルギー貯蔵要素４０（この模範的な実施例においては、つる巻きバネである）の動作に抗して、対応要素内のネジが切られた開口部４１内にねじ込むことができる。この挿入は、好ましくは、調節スロット３０内にツールを係合させることによって実現するか、或いは、任意選択により、適当なコインを使用することによって実現される。尚、この電気的センサ要素３１との電気的な接触の確立については、図示をわかりやすくするために、図４には示されていないが、これは、例えば、その後コンポーネントセット１４に接続される十分に長い接続リードによって実現することができる。そして、この第１センサ要素３１が到達した場合に、割り当てられている出力信号を生成することになる閾値については、第１センサ要素３１を前方又は後方に回転させることによって調節可能である。尚、この図示の模範的な実施例においては、第１センサ要素３１は、ｚ方向にのみ調節されるようになっているが、適切な調節装置により、ｘ及びｙ方向にも調節可能である。
【００３５】
この図４に示されている模範的な実施例の変形として、ベース要素１３に対向する対応要素１２の表面上又はこの近傍に（但し、いずれの場合にも、対応要素１２の第１取り付け表面８からは後方に引っ込んだ場所に）少なくとも１つのセンサ要素３１、３２、３３、３４を取り付けることも有利であろう。これらのセンサ要素３１、３２、３３、３４及び／又は特に関連する調節手段３０には、この後ろ側からアクセスすることができる。この結果、その領域の少なくともある程度が閉鎖された対応要素１２の第１取り付け表面８を提供可能であり、センサ要素３１、３２、３３、３４及び／又は関連する調節手段３００を取り付けて保護することができる。
【００３６】
調節手段３０は、ベース要素１３及び／又は接続要素１９内の開口部により、特にｚ軸の方向において作動させることができる。リード接点３７の長手方向の軸及び／又はリード接点のスイッチング方向は、略ｚ軸と平行に延長するか、或いは、この軸と略９０°の角度をなすことができる。
【００３７】
図５は、アクチュエータ３が距離ｄだけ読み取りヘッド２から離隔した状態における施錠システム１を示している。読み取りヘッド２内に取り付けられている電磁石７は、破線によって表されており、複数の巻線２５を具備している。この巻線２５に電流が印加されると、コイルコア２６内に磁場が誘起される。そして、コイルコア２６内に取り付けられている別のホール素子３９が、この発生した磁場の強度を判定する。この磁場の強度は、その他の要素に加えて、この磁束を短絡するアクチュエータ３の対応要素１２の距離ｄによって左右される。具体的には、このもう１つのホール素子３９によって判定される磁場の強度（並びに、従って、関連するホール電圧ＵHall）は、距離ｄの減少に伴って増大する。
【００３８】
この代わりに（又は、これに加えて）、アクチュエータ３内の第１センサ要素３１は、ホール素子の形態であってもよく、アクチュエータ３内に存在する磁気強度と、関連する磁気誘導をそれぞれ計測することができる（この関連する磁気誘導も、それぞれ読み取りヘッド２及び電磁石７とアクチュエータ２間における距離ｄの関数である）。
【００３９】
このもう１つのホール素子３９及び／又は第１センサ要素３１によって計測される磁場の強度は、読み取りヘッド２とアクチュエータ３間において作用する施錠力Ｆの尺度であり、この施錠力は、堅固に取り付けられた読み取りヘッド２の場合には、特にアクチュエータ３に対して、読み取りヘッド２の方向において、作用する。従って、閾値に到達した場合に、保護メカニズムが閉じていることだけではなく、保護メカニズムを確実に閉じた状態に維持するのに十分な大きさの力が存在していることを機械の制御メカニズムに対して通知することができる閾値を、もう１つのホール素子３９及び／又は第１センサ要素３１に対して割り当てることができる。尚、この目的のためにアクチュエータ３内の第１センサ要素３１を使用する場合には、この施錠力Ｆ用の割り当て可能閾値への到達を使用することにより、アクチュエータ３と読み取りヘッド２間における（第１及び第２コンポーネントセット１０、１４間における）信号の交換が可能であるかどうかを判定することができる。
【００４０】
図６は、図４に示されている施錠システム１におけるアクチュエータ３と読み取りヘッド２間の距離ｄの関数として計測した施錠力Ｆのグラフを示している。距離ｄを０．１ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲で変化させたものである。もう１つのホール素子３９によって計測されたホール電圧ＵHallを、経験的に判定された施錠力Ｆの特性と対応させて関連付けることができる。この計測ホール電圧ＵHallと施錠力Ｆの関連付けは、特に、電磁石７に対するもう１つのホール素子３９の構成、電磁石７の形状、並びにアクチュエータ３の対応要素１２の形状及び材料によって左右されることになる。
【００４１】
プロトタイプによって一般的に判定した値のペアＵHall／Ｆを電子的なデータストレージによって基準テーブル内に保存することも可能であり、或いは、個々の施錠システム１について経験的に判定された値からこれを見いだすことも可能である。この図示されている計測値は、一定容積の電磁石７に基づいたものである。この結果、距離ｄ＝０．１ｍｍにおいて、約２．８７Ｖのホール電圧が計測されており、これは、９００ｎを上回る施錠力に対応している。又、距離ｄ＝１．１ｍｍにおいては、約２．５０Ｖのホール電圧が計測されており、これは、約６０Ｎの施錠力に対応している。
【００４２】
図７は、保護メカニズム４７の図を示しており、これは、例えば、特に、操作要員を保護すると共に動作の際の工作機械へのアクセスを防止するべく工作機械の動作領域を仕切ることができる保護グリル４８を有している。この保護グリル４８は、二重矢印４９の方向に移動可能である。保護グリル４８上に固定されたアクチュエータ３は、読み取りヘッド２との関連において、グリルが閉鎖状態にある場合に動作し、具体的には、２つのコンポーネントセット１０、１４間において信号が交換される。この保護グリル４８の閉鎖状態は、電磁石７によって判定可能である。読み取りヘッド２は、接続ライン５１を介して評価ユニット４６に接続されている（評価ユニットが読み取りヘッドと一体化されていない場合）。評価ユニット４６は、制御ライン５２を介して信号を工作機械の制御メカニズムに送信し、特に、保護グリル４８の閉鎖状態について通知することにより、動作のために工作機械を解放するべく通知すると共に、これに相当して、工作機械の動作の際の保護グリル４８の閉鎖状態を判定するための電磁石７の作動用の信号を制御メカニズムから受信する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明において請求されている施錠システムを具備する安全スイッチの読み取りヘッドの斜視図を示している。
【図２】付随するアクチュエータの斜視図である。
【図３ａ】第２コンポーネントの模範的な第１実施例であり、発電機コイルとトランスポンダが取り付けられている。
【図３ｂ】第２コンポーネントの模範的な第２実施例であり、トランスポンダが発電機コイルに対して直接接続されている。
【図４】組立状態における施錠システムの読み取りヘッド及びアクチュエータの断面である。
【図５】変更された状態における図４の施錠システムである。
【図６】計測された施錠力のグラフである。
【図７】保護メカニズムの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月24日(2004.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な接触を伴うことなしに相互作用させることが可能であり、これにより、安全スイッチを制御可能な電気的及び／又は電子的構造要素をそれぞれ有する第１及び第２コンポーネントセット（１０、１４）を具備する読み取りヘッド（２）及びアクチュエータ（３）を具備する安全スイッチ用の施錠システム（１）であって、
スイッチング可能な電磁石（７）と関連して動作する対応要素（１２）により、前記読み取りヘッド（２）上において前記アクチュエータ（３）を施錠することが可能であり、
その出力信号が、前記電磁石（７）によって生成可能な磁場の関数であるセンサ要素（３１、３２、３３、３４）により、前記施錠を制御可能である、施錠システム（１）において、
前記電磁石（７）の前記磁場によって発生する施錠力のレベルは、前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）によって制御可能であることを特徴とする施錠システム。
【請求項２】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場の強度に関するアナログ出力信号を生成する、請求項１に記載の施錠システム。
【請求項３】
前記施錠力のレベルは、調節可能である、請求項１〜２のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項４】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場を計測すると共に、前記読み取りヘッド（２）と前記アクチュエータ（３）の形状構成と磁気特性を考慮して、前記計測された磁場から、前記読み取りヘッド（２）と前記アクチュエータ（３）間において作用する前記施錠力を判定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項５】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記アクチュエータ（３）上に取り付けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項６】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記読み取りヘッド（２）上に取り付けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項７】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記電磁石（７）によって生成可能な前記磁場の関数として、２つのスイッチング状態をとることが可能であり、前記アクチュエータ（３）内に取り付けられている前記第２制御グループ（１４）は、前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）の前記スイッチング状態によって制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項８】
前記第２コンポーネントセット（１４）に電気エネルギーを供給するべく、発電機コイル（３５）が前記アクチュエータ（３）内に取り付けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項９】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、前記発電機コイル（３５）に対して電気的に直列に接続されている、請求項８に記載の施錠システム。
【請求項１０】
複数のセンサ要素（３１、３２、３３、３４）が構成されており、施錠の監視のために、所望の方式で、前記センサ要素の出力信号が相互接続される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１１】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）の位置は、調節手段（３０）によって調節可能である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１２】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、リード接点（３７）を具備している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１３】
前記センサ要素（３１、３２、３３、３４）は、ホール素子（３８）を具備している請求項１〜１２のいずれか一項に記載の施錠システム。
【請求項１４】
前記対応要素（１２）及び／又は前記電磁石（７）は、前記アクチュエータ（３）上に取り付けられている関連するベース要素（１３）に堅固に結合されているが、この結果として、前記読み取りヘッド（２）は、前記ベース要素（１３）に対して旋回可能である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の施錠システム。
【国際調査報告】
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