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Die
Erfindung betrifft eine Förderanlage
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, insbesondere eine Personenbeförderungsanlage, wie beispielsweise
einen Aufzug oder einen Fahrsteig oder eine Fahrtreppe, aufweisend
eine Steuerung, einen Antriebsmotor und einen Sicherheitsschalter,
der einen sicheren Zustand der Förderanlage
von einem unsicheren Zustand der Förderanlage unterscheiden kann
und mit der Steuerung verbunden ist, um in einem unsicheren Zustand
die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor zu unterbinden, wobei der Sicherheitsschalter
derart ausgebildet ist, dass er zusätzlich zu dem sicheren und
dem unsicheren Zustand einen Warnzustand erfassen kann. Eine derartige
Förderanlage
ist aus
DE 197 52
362 A1 bekannt. Der in dieser Schrift beschriebene Sicherheitsschalter
ist aus mehreren zu einer Anordnung zusammengefassten Schaltern
gebildet, die jeweils nur Schalterzustände "auf" und "zu" unterscheiden.
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Derartige
Förderanlagen
sind sowohl in der Form von Aufzügen
wie auch in der Form von Fahrtreppen oder Fahrsteigen vielfältig im
Einsatz. Mit dem Sicherheitsschalter werden sicherheitsrelevante Zustände der
entsprechenden Förderanlage überwacht.
Bei Aufzugsanlagen werden beispielsweise kontinuierlich die Aufzugsschachttüren und,
soweit vorhanden, die Aufzugskabinentüren überwacht. Wird eine der Türen geöffnet, so
wird über
eine Steuerung die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor außer Betrieb
gesetzt, bis die Tür
und damit der Sicherheitsschalter wieder korrekt geschlossen ist
und die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor wiederhergestellt ist.
Die Türen
von Aufzugsanlagen sind wartungsintensive Bauteile. So sind beispielsweise
die Aufzugsschachttüren
typischerweise mit entsprechenden Aufhängern, an denen Laufrollen
befestigt sind, in zugehörigen
Führungsschienen
eingehängt,
die im Türsturz
der Schachttüröffnung untergebracht
sind. Die Schachttür
kann eine oder mehrere Türtafeln
aufweisen. Es gibt mittig öffnende
Schachttüren
und seitlich öffnende
Schachttüren,
sowie solche Schachttüren, bei
denen in eine Bewegungsrichtung mehrere Türtafeln teleskopisch miteinander
geöffnet
bzw. geschlossen werden. Der Antrieb der Schachttüren erfolgt
beispielsweise über
ein Antriebsseil bzw. ein Antriebsband, das ebenfalls in dem Türsturz der
Schachttür angeordnet
ist. Die Schachttüren
müssen
korrekt eingestellt sein, um ein sicheres Öffnen und Schließen der
Türen sicherzustellen. Ähnlich sind
an der Kabine Kabinentüren
angeordnet.
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Aktuell
werden bei den Aufzugstüren
zweiteilige Sicherheitskontakte verwendet, wobei der eine Teil zwei
knapp nebeneinander liegende Öffnungen aufweist,
und der andere Teil im Wesentlichen einem U-förmigen
Metallbügel
entspricht, der im korrekt geschlossenen Zustand der Tür in die
beiden Öffnungen
des anderen Teils ragt und darin den Kontakt zwischen zwei elektrischen
Anschlüssen
schließt. Dabei
sind beide Teile des Sicherheitsschalters an gegeneinander öffnenden
bzw. schließenden
Türtafeln
angebracht, insbesondere in einem Bereich oberhalb des Türsturzes.
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Alternativ,
bei seitlich öffnenden
Türen,
ist der eine Teil an einer sich öffnenden
Türtafel
angebracht, während
der andere Teil beispielsweise an der Türleibung oder dem Türrahmen
angebracht ist. Der Türschalter
ist derart eingestellt, dass bei einem korrekten Schließen der
Tür der
Kontakt geschlossen ist. Ein Justieren des Türschalters ist erforderlich,
um sicherzustellen, dass ab einem bestimmten Öffnungsspalt, beispielsweise
zwischen den beiden Türtafeln,
der Kontakt nicht mehr geschlossen ist. Wenn dieser Zustand erreicht
ist, wird die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor unterbunden, und
der Betrieb der Aufzugsanlage kann erst dann wieder aufgenommen werden,
wenn die Aufzugstüren
neu justiert worden sind und wieder korrekt schließen.
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Der übliche mit
dem Betrieb verbundene Verschleiß, aber auch Gewalteinwirkung
auf die Aufzugstür,
beispielsweise durch gewaltsames Öffnen der Tür etc., führen dazu, dass die Tür nicht
mehr korrekt schließt:
In beiden Fällen
wird der unkorrekte bzw. unsichere Schließzustand nicht von einem Augenblick
auf den nächsten
erreicht, sondern der Übergang
von einem korrekten zu einem unkorrekten Schließzustand geht allmählich vonstatten.
Die üblicherweise
verwendeten Sicherheitsschalter sind nicht in der Lage, diese allmähliche Verschlechterung zu
erfassen. Lediglich ab einem bestimmten Verschleißzustand
bzw. Fehlausrichtungszustand wird dieser von dem Sicherheitsschalter
erfasst und von einem Augenblick auf den anderen die Aufzugsanlage
außer
Betrieb genommen. Solche plötzlichen
Außerbe triebnahmen
von Aufzugsanlagen sind aus mehreren Gründen unerwünscht. Zum einen sind die Betreiber
von Aufzugsanlagen grundsätzlich
unzufrieden, wenn diese plötzlich
ausfallen und der Kundendienst gerufen werden muss, um sie wieder
in Betrieb zu setzen. Zum anderen ist ein hoher personeller und
logistischer Aufwand gefordert, um im Prinzip rund um die Uhr die
Wartung und Wiederinbetriebnahme wartungsbedürftiger Aufzugsanlagen sicherzustellen.
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Ähnlich stellt
sich die Situation bei Fahrtreppen oder Fahrsteigen dar. Diese haben
typischerweise ein sogenanntes Trittband, welches aus einer Vielzahl
von aneinander angeschlossenen Trittelementen, d. h. Trittstufen
bzw. Palettenkörpern,
besteht, die von einem Antriebsmotor von einer Eintrittslandestelle
zu einer Austrittslandestelle bewegt werden. Seitlich der Trittelemente
bzw. Palettenkörper
ist eine sogenannte Fußverkleidung
vorgesehen. Aus sicherheitstechnischen Gründen müssen die Abstände zwischen
den Trittelementen und der Fußverkleidung
innerhalb relativ enger Grenzen gehalten werden. Auch hier erfolgt
die Überwachung
typischerweise mittels entsprechender Sicherheitsschalter. Typischerweise
lösen die
Sicherheitsschalter aus, wenn dieser Abstand überschritten wird und nehmen
dann die Fahrtreppe bzw. den Fahrsteig außer Betrieb. Die negativen
Auswirkungen dieser unerwünschten
Außerbetriebnahme
sind im Prinzip die gleichen wie sie vorangehend bei den Aufzugsanlagen
beschrieben wurden.
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EP 0 780 336 A2 zeigt
einen Handlauf mit einer Überwachungsvorrichtung,
wobei der Handlauf mittels einer Antriebsmaschine in einem geschlossenen
Kreislauf antriebsmäßig bewegt
wird und folgendes aufweist: einen oder mehrere Leiter, die sich
in einem geschlossenen Kreis über
die gesamte Länge des
Handlaufs erstrecken, eine Einrichtung zum Induzieren von elektrischem
Strom in dem einen oder den mehreren Leitern und eine Einrichtung
zum Überwachen
des induzierten Stromes.
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Die
Einrichtung zum Überwachen
des induzierten Stroms weist eine Einrichtung zum Erfassen von Änderungen
in dem induzierten Strom und zum Vergleichen des überwachten
Stroms mit einem erwarteten Strom sowie eine Einrichtung zum Stoppen der
Antriebsmaschine auf, wenn der überwachte Strom
um mehr als einen vorbestimmten Betrag von dem erwarteten Strom
abweicht Der überwachte Strom
kann auch den Wert Null einnehmen.
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Bei
funktionierender Überwachungsvorrichtung
zeigt null Strom aber auch an, dass in dem Handlauf sämtliche
Leiter gerissen sind und somit kein Stromfluss durch diese möglich ist.
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Die
Steuereinrichtung kann daher einen der Schaltzustände nicht
von einem Fehlerzustand unterscheiden.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Förderanlagen
der beschriebenen Art bereitzustellen, die einerseits die sicherheitstechnischen
Vorgaben erfüllen
und andererseits das Risiko einer plötzlichen Außerbetriebnahme infolge des
Detektierens eines unsicheren Zustands deutlich minimieren, und
dennoch einfach und zuverlässig
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die Möglichkeit,
einen Warnzustand vor dem Erreichen eines unsicheren Zustands zu
erfassen, besteht die Möglichkeit, über die
Sicherheitssteuerung diesen Warnzustand anzuzeigen. Eine entsprechende
Warnmeldung kann beispielsweise über
eine Fernwartungsleitung direkt an das Wartungsunternehmen geschickt
werden. Andererseits kann eine beliebige Anzeigeeinrichtung alternativ oder
zusätzlich
den Aufzugswart im Gebäude
informieren, woraufhin dieser den Kundendienst kommen lässt. Die
Förderanlage
kann so eingestellt sein, dass bei einem typischen Betrieb der Warnzustand
beispielsweise mindestens vierzehn Tage vor dem Erreichen eines
unsicheren Zustands abgegeben wird, so dass ausreichend Zeit ist,
im Rahmen einer geplanten Wartung die Neujustierung der Anlage vorzunehmen
bzw. die defekten Teile auszutauschen. Es ist auch möglich, den
Sicherheitsschalter derart auszubilden, dass er kontinuierlich den
Verschleißzustand der
Anlage anzeigt, statt nur ab einem gewissen Zwischenzustand einen
Warnzustand zu melden. Natürlich
ist es auch möglich, mehrere
Zwischenzustände, sozusagen
im Sinne von unterschiedlichen Warnniveaus, zu erfassen. Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Sicherheitsschalter um einen Näherungsschalter,
wobei ein induktiv arbeitender Näherungsschalter besonders
bevorzugt ist. Alternativ sind auch kapazitiv arbeitende Schalter
oder Einrichtungen vorgesehen, die beispielsweise mit Licht, Ultraschall,
etc. den sicherheitsrelevanten Abstand zwischen zwei Teilen bestimmen.
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Besonders
bevorzugt sind generell solche Sicherheitsschalter, die nicht manipulierbar
sind. So haben beispielsweise einfache Abstandsmesser, die mit Ultraschall
oder Licht arbeiten, den Nachteil, dass mit einem Spiegel oder einem
anderen Gegenstand eine geschlossene Tür vorgetäuscht werden kann. Deshalb
sind insbesondere induktive Näherungsschalter
vorgesehen, die zweiteilig aufgebaut sind, wobei der "passive Teil" vorzugsweise aus
einem magnetischen Material wie Ferrit mit einer bestimmten Magnetfeldstärke besteht,
auf die der Sensorteil "geeicht" ist. Eine derartige
Schalterkonstruktion kann nicht leicht durch einen beliebigen Magneten
manipuliert werden. Dieser Punkt ist besonders deshalb wichtig,
da vermehrt Aufzugssurfer versuchen, die Sicherheitseinrichtungen
in Aufzugsanlagen zu überwinden,
um auf dem Dach der Aufzugskabine mitzufahren.
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Insbesondere
ist der Sicherheitsschalter derart ausgebildet, dass er bei jedem
der drei Schalterzustände
einen bestimmten von Null verschiedenen Wert der Ausgangsgröße, z. B.
Spannung, Strom, Widerstand, etc., als Ausgangssignal abgibt. In
dem Fall eines Schalters, der anstelle der drei diskreten Werte
in der Lage ist, einzelne oder kontinuierliche Zwischenwerte zu
generieren, wird entsprechend ein kontinuierlicher Wertebereich,
der Null nicht miteinschließen
soll, als Ausgangssignal abgegeben. Bei einem solchen Schalter,
der in seinem Normalbetrieb nur Signale abgibt, die einen bestimmten
vorgegebenen von Null verschiedenen Wert haben oder innerhalb eines
bestimmten definierten Wertebereichs liegen, lässt sich zusätzlich eine
Plausibilitätskontrolle durchführen. Ist
nämlich
z. B. bei einem Schalter mit der Spannung als Ausgangsgröße das von
der Steuerung empfangene Ausgangssignal null Volt, so kann man davon
ausgehen, dass entweder im Schalter selbst ein Fehler vorliegt oder
aber die Kabelverbindung zwischen Schalter und Steuerung unterbrochen ist.
Je nach Schaltertyp kann eine deutlich höhere Spannung als die übliche Ausgangsspannung
des Schalters beispielsweise einen Kurzschluss im Schalter und damit
ebenfalls einen Schalterfehler anzeigen. Damit lässt sich die Betriebssicherheit
der Anlage beträchtlich
erhöhen.
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Insbesondere
ist die Steuerung derart ausgebildet, dass sie das Signal des Sicherheitsschalters
verarbeitet und bei Erfassen eines unsicheren Zustands die Stromzufuhr
zu dem Antriebsmotor unterbindet, bei Erfassen eines Zwischenzustands
zwischen ganz sicher und unsicher die Stromzufuhr nicht unterbindet,
aber ein Warnsignal generiert, bei Erfassen eines sicheren Zustands
die Stromzufuhr nicht unterbindet und auch kein Warnsignal generiert und
bei Erfassen eines Spannungswerts der keinem der vorgegebenen Spannungswerte
des Sicherheitsschalters entspricht, feststellt, dass die Sicherheitsschaltung
nicht funktioniert und entsprechend die Stromzufuhr unterbindet.
Ein solcher Wert, der keinem der vorgegebenen Werte des Sicherheitsschalters
entspricht, liegt beispielsweise dann vor, wenn kein Signal bei
der Steuerung ankommt oder wenn wesentlich höhere Werte als die vorgegebenen
Ausgangswerte bei der Steuerung ankommen. Die Steuerung kann entweder
durch eine Hardwareschaltung entsprechend ausgebildet sein, alternativ
ist es auch möglich,
die Steuerung mit einem Mikroprozessor auszubilden, in dem ein entsprechender
Programmalgorithmus in Form eines Datenverarbei tungsprogramms abgelegt
ist, welches bei Betrieb kontinuierlich und in bestimmten Abständen den
oder die Sicherheitsschalter abfragt.
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Die
vorliegende Erfindung kann entweder zusammen mit den bisher üblichen
Sicherheitsketten beispielsweise in Aufzugsanlagen verwendet werden.
Bei solchen Sicherheitsketten sind typischerweise die einzelnen
Schachttürkontakte
in Reihe geschaltet, wobei das Öffnen
eines einzelnen Schachttürkontakts
die Stromzufuhr zu dem Antriebsmotor unterbindet. In dieser Sicherheitskette
sind typischerweise der sogenannte Schachtgrubennothalteschalter
sowie der Inspektionsschalter auf dem Dach der Kabine angeordnet.
Bei einer derartigen Reihenschaltung ist es günstig, den Sicherheitsschalter
derart auszubilden, dass zusätzlich
zu dem offenen Zustand des Schalters, bei dem der Widerstand im
Wesentlichen unendlich ist, und dem geschlossenen Zustand des Schalters,
bei dem im Wesentlichen der Widerstand Null ist, ein Zwischenzustand
mit einem bestimmten vorgegebenen Widerstand von dem Schalter eingenommen
wird. Entsprechend kommt bei der Anlagensteuerung eine definiert
reduzierte Spannung an, die von der Anlagensteuerung als ein Warnzustand
erfasst werden kann. Alternativ ist es möglich, die Warnzustände nicht über die
Sicherheitskette an die Steuerung weiterzuleiten, sondern separate
Verbindungen zur Steuerung vorzusehen, um über diesen Weg den Warnzustand
an die Steuerung weiterzuleiten.
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Es
ist generell besonders bevorzugt, die vorliegende Erfindung zusammen
mit moderneren Sicherheitssystemen vorzusehen, bei denen die einzelnen
Sicherheitsschalter einzeln abgefragt werden und deren Zustandsmeldungen
separat an die Aufzugssteuerung weitergeleitet werden. Ein Beispiel
für ein
derartiges Sicherheitssystem für
Aufzüge,
welches ein Bussystem zur Datenweiterleitung verwendet, ist in
US 6,173,814 B1 beschrieben.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der Förderanlage
um einen Aufzug, und der Sicherheitsschalter ist vorzugsweise ein
Türkontaktschalter,
der den Schließzustand
der Tür
feststellt.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der Förderanlage
um eine Fahrtreppe oder einen Fahrsteig mit einem angetriebenen
Trittband und einer Fußverkleidung,
wobei der Sicherheitsschalter den Spalt zwischen Trittband und Fußverkleidung überwacht.
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Die
Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
noch näher
beschrieben; es zeigen:
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1 einen
Teil einer erfindungsgemäßen Aufzugsanlage,
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2 beispielhafte
Ausgangssignale eines Sicherheitsschalters bei einer perfekt schließenden Aufzugstür, und
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3 Ausgangssignale
eines Sicherheitsschalters bei einer dejustierten, aber noch sicher schließenden Aufzugstür.
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In 1 erkennt
man eine Förderanlage 2, nämlich die
wesentlichen Teile einer Aufzugsanlage. Man erkennt insbesondere
eine Aufzugskabine 4, eine Schachttüröffnung 6 sowie eine
aus zwei Türtafeln 8 und 10 gebildete
Schachttür.
Die Kabine 4 befindet sich bei geöffneten Türtafeln 8 und 10 in
einer Position knapp unterhalb der Schachttüröffnung 6. Auf dem
Dach der Kabine 4 erkennt man einen Inspektions-Sicherheitsschalter
TCI 12 (TCI – Top
of Car Inspection), der über
eine (nicht gezeigte) Verbindung mit der (nicht gezeigten) Aufzugssteuerung verbunden
ist.
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Im
oberen Bereich der Stirnflächen
der Türtafeln 8 und 10 erkennt
man ein erstes Teil 14 und ein zweites Teil 16 eines
Sicherheitsschalters 18, die ebenfalls mit der Aufzugssteuerung
verbunden sind. Ein geeigneter Sicherheitsschalter 18 wurde
von der Firma Bernstein AG, Deutschland, entwickelt.
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Die
Kabine 4 selbst kann ebenfalls eine Kabinentür aufweisen,
die auch mit einem Sicherheitsschalter 18 versehen sein
kann.
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Die
Türtafeln 8 und 10 sind
mittels (nicht gezeigter) Aufhängungen
an der Schachtwand derart befestigt, dass sie aufeinander zu verschoben
wer den können.
in verschlossenem Zustand liegen die beiden Stirnseiten 20 und 22 der
Türtafeln 8 und 10 im
Wesentlichen aneinander an, sofern die Türtafeln 8 und 10 an
den Aufhängungen
korrekt justiert sind. Durch Verschleiß oder mechanische Einwirkung
verschlechtert sich diese Justierung üblicherweise im Verlauf des
Betriebs, so dass der Spalt entlang der Stirnseiten 20 und 22 entweder
nicht mehr gleichmäßig ist
oder zu groß wird. Überschreitet
der Spalt einen zulässigen
Maximalwert, wird die Anlage außer Betrieb
genommen. Dieser Maximalwert wird von dem Sicherheitsschalter 18 detektiert.
Zusätzlich
ist der Sicherheitsschalter 18 in der Lage, einen noch unterhalb
des Maximalwerts liegenden Spalt festzustellen, der schon auf eine
Fehljustierung hinweist, die korrekturbedürftig ist. Es sei darauf hingewiesen, dass
sich ein kontinuierliches Warnsignal auch nicht von einem Augenblick
auf den anderen einstellt, sondern sich schon vorab im Betrieb abzeichnet.
So werden beispielsweise die Türtafeln 8 und 10 beim
Fahren des Aufzugs im Aufzugsschacht durch den Winddruck gegeneinander
bewegt. Dadurch wird üblicherweise
schon einige Zeit vor einem kontinuierlichen Warnsignal ein "flackerndes" Warnsignal generiert, das
schon im Vorfeld von der Aufzugssteuerung entsprechend verarbeitet
werden kann.
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In
der 2 erkennt man den Signalverlauf eines Türkontaktschalters
bei noch ausreichend korrekter Justierung der Aufzugstür. In 2 und 3 sind
das Ausgangssignal des Sicherheitsschalters 18 in der Form
einer Spannung V gegen die Zeit t aufgetragen. In ähnlicher
Weise könnte
ein Sicherheitsschalter 18 vorgesehen sein, bei dem Strom
oder Widerstand, etc. die charakteristische Ausgangsgröße darstellt.
Man erkennt insbesondere, dass drei diskrete Spannungswerte V1, V2 und V3 vorliegen. Dabei steht V1 für den Zustand,
in dem die Tür
offen ist, V2 für den Zustand, in dem die Tür zwar sicher
geschlossen ist, aber bereits eine gewisse Fehljustierung vorliegt,
und V3 für
eine ausreichend justierte Tür.
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Verfolgt
man den Signalverlauf entlang der Zeitachse von links nach rechts
in 2, so beginnt er bei V1 mit
der geöffneten
Tür, im
Verlauf des Schließens
der Tür
gelangt der Schalter über
den Zustand V2 zu dem komplett geschlossenen
Zustand V3, in dem die Tür ausreichend justiert ist.
Der Zustand V1 ist ein unsicherer Zustand,
d. h. in diesem Zustand ist von der Steuerung die Stromzufuhr zu
der (nicht gezeigten) Antriebsmaschine unterbrochen. Die Zustände V2 und V3 gelten als
sichere Zustände,
d. h. in diesen Zuständen
ist die Stromzufuhr zu der Antriebsmaschine gesichert.
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In 3 ist
ein entsprechender Signalverlauf für eine Aufzugstür gezeigt,
die zwar noch bis zu einem sicheren Zustand schließt, die
aber bereits justierungsbedürftig
ist, so dass ein Warnsignal von dem Sicherheitsschalter 18 generiert
wird. Insbesondere erkennt man, dass selbst bei komplett geschlossener Tür der Signalzustand
V3 nicht erreicht wird.