DE10142737B4

DE10142737B4 - Safety switching device, in particular for safe shutdown of industrial machinery

Info

Publication number: DE10142737B4
Application number: DE2001142737
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ehrlich
Original assignee: Pilz GmbH and Co KG
Current assignee: Pilz GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: DE10142737A1; WO2003022025A1

Abstract

Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen, mit einem Bauelementeträger (12), auf dem zumindest ein elektronisches Bauelement (14, 16, 18, 20) angeordnet ist, und mit einer metallischen Abschirmung, die das elektronische Bauelement (14, 16, 18, 20) zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest teilweise umgibt, wobei die Abschirmung ein Flachbandkabel (30, 32; 62) mit einer Vielzahl von parallelen Adern (38) beinhaltet, und wobei das Flachbandkabel (30, 32; 62) an zumindest einer Seite des elektronischen Bauelements (14, 16, 18, 20) verläuft.Safety switching device, in particular for safe shutdown of industrial machinery, with a component support (12) on which at least one electronic component (14, 16, 18, 20) is arranged, and with a metallic shield, the the electronic component (14, 16, 18, 20) for the suppression of electromagnetic interference radiation at least partially surrounds, wherein the shield is a ribbon cable (30, 32, 62) having a plurality of parallel wires (38), and wherein the ribbon cable (30, 32, 62) on at least one side of the electronic component (14, 16, 18, 20) extends.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen.The The present invention relates to a safety switching device, in particular for safe shutdown of industrial machinery.

Derartige Sicherheitsschaltgeräte sind aufgrund ihrer Verwendung in industriellen Produktionsumgebungen hinreichend bekannt. Beispielsweise ist ein solches Sicherheitsschaltgerät in der DE 197 07 241 C2 beschrieben. Die Sicherheitsschaltgeräte dienen vor allem dazu, industrielle Anlagen oder industrielle Prozesse in Abhängigkeit von definierten Eingangssignalen fehlersicher abzuschalten. Eingangsgrößen können dabei Maschinen- oder Prozeßparameter sein. Darüber hinaus stammen die Eingangssignale häufig von Schutzgittern, Abdeckhauben, Notaus-Schaltern, Lichtschranken und dgl.Such safety switching devices are well known due to their use in industrial production environments. For example, such a safety switching device in the DE 197 07 241 C2 described. Above all, the safety switching devices are used to switch off fail-safe industrial plants or industrial processes depending on defined input signals. Input variables can be machine or process parameters. In addition, the input signals often come from protective grids, covers, emergency switches, photocells and the like.

Die wesentliche Aufgabe des Sicherheitsschaltgerätes ist es, die definierten Eingangssignale auszuwerten und in Abhängigkeit davon die Maschine oder den Prozeß stillzusetzen, wobei dies mit einer außerordentlich hohen Zuverlässigkeit erfolgen muß. Andernfalls sind die Gesundheit und das Leben, beispielsweise von Bedienpersonen, gefährdet. Die Sicherheitsschaltgeräte werden daher mit z.T. aufwendigen Maßnahmen eigenfehlersicher gemacht, und sie benötigen vor ihrer Inbetriebnahme eine Zulassung von seiten zuständiger Aufsichtsbehörden, wie beispielsweise in Deutschland den Berufsgenossenschaften. Diese prüfen die Eigenfehlersicherheit der Gerät anhand einschlägiger Normen, wie beispielsweise der europäischen Norm EN 954-1. Sicherheitsschaltgeräte im Sinne der vorliegenden Erfindung sind daher nur solche Geräte, die zumindest die Kategorie 3 der genannten Norm oder einen vergleichbaren Sicherheitsstandard erfüllen. Innerhalb dieser Gruppe ist die Erfindung jedoch nicht auf einzelne Geräte beschränkt, so daß beispielsweise fehlersichere Drehzahlwächter oder auch komplexe fehlersichere Steuerungen von dem hier gewählten Begriff "Sicherheitsschaltgerät" ebenso erfaßt werden.The essential task of the safety switching device is the defined Evaluate input signals and depending on the machine or shut down the process, this being with an extraordinary high reliability must be done. Otherwise, health and life, for example, from Operators, at risk. The Safety relays are therefore with z.T. costly measures made own error-proof, and they need prior to commissioning, approval by regulatory authorities, such as For example, in Germany the professional associations. These check the intrinsic safety of the device based on relevant standards, such as for example, the European Standard EN 954-1. Safety switching devices in the sense of the present Invention are therefore only such devices that at least the category 3 of that standard or a comparable safety standard fulfill. Within However, in this group, the invention is not limited to individual devices, so that, for example fail-safe speed monitor or even complex fail-safe controllers are also detected by the term "safety switching device" selected here.

Aufgrund der geforderten Eigenfehlersicherheit werden Sicherheitsschaltgeräte bis heute vielfach in "konventioneller" Technik, insbesondere unter Verwendung von Relais, aufgebaut. Elektronische Bauelemente und insbesondere hochintegrierte elektronische Schaltungen (ICs) finden erst seit der jüngeren Vergangenheit zunehmende Verwendung. Im Vergleich zu diesen "moder nen" Bauelementen sind die klassischen diskreten Bauelemente und insbesondere Relais sehr robust, und zwar vor allem gegenüber externen, unbekannten elektromagnetischen Störstrahlungen. Durch die wünschenswerte Verwendung hochintegrierter Schaltungen einerseits und die zunehmende Anzahl von Störquellen, wie beispielsweise Mobilfunktgeräten, andererseits nimmt jedoch die Empfindlichkeit der Sicherheitsschaltgeräte gegenüber Störstrahlungen zu. Die sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sinkt. Dies hat zur Folge, daß Sicherheitsschaltgeräte gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen zukünftig zusätzlich abgeschirmt werden müssen, und zwar nicht zuletzt, um undefinierte Fehlerquellen im Hinblick auf die Funktionssicherheit der Geräte auszuschließen. Methoden zur Abschirmung von elektronischen Geräten sind dabei an sich bekannt.by virtue of The required intrinsic error safety will become safety switching devices today often in "conventional" technology, in particular using relays, constructed. Electronic Components and in particular highly integrated electronic circuits (ICs) find only since the younger Past increasing use. Compared to these "modern" components are the classic discrete components and in particular relays very sturdy, especially against external, unknown electromagnetic radiation. By the desirable use highly integrated circuits on the one hand and the increasing number from sources of interference, such as mobile phones, On the other hand, however, the sensitivity of safety relays to interference radiation is increasing to. The so-called electromagnetic compatibility (EMC) decreases. This has the consequence that safety relays against electromagnetic Interference radiation in the future additionally shielded need to be, and not least, to undefined sources of error with regard to to exclude the functional safety of the devices. methods for the shielding of electronic devices are known per se.

Eine wirksame Methode besteht darin, das gesamte Gerät oder zumindest die empfindlichen Schaltungsbestandteile mit metallischen Gehäusen zu umgeben. Hierdurch wird ein Faraday'scher oder ein galvanischer Käfig geschaffen, der äußere elektromagnetische Störstrahlungen von den im Inneren angeordneten Bauelementen fernhält. Umgekehrt kann ein solches Metallgehäuse auch dazu dienen, strahlende Bauelemente soweit abzuschirmen, daß die Strahlung nicht ungehindert "nach außen" dringen kann.A effective method is to use the entire device or at least the sensitive circuit components with metallic housings too surround. This creates a Faraday or galvanic cage, the external electromagnetic Radiated keeps away from the components arranged inside. Conversely, can such a metal housing also serve to shield radiating components so far that the radiation not unhindered "after outside "can penetrate.

Eine Möglichkeit besteht darin, das gesamte Gerätegehäuse der Sicherheitsschaltgeräte aus Metall zu fertigen, was jedoch teuer ist. Billige Kunststoffgehäuse besitzen leider keine Abschirmwirkung. Darüber hinaus ist es bekannt, innerhalb der Gerätegehäuse empfindliche Schaltungsbestandteile mit separaten metallischen Gehäusen zu umgeben. Je nach den abzuschirmenden Frequenzen können anstelle massiver Gehäuse auch metallische Gitter verwendet werden, wie dies beispielsweise in der DE 195 24 930 C2 beschrieben ist. Eine weitere Möglichkeit zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen ist, die Wände von Kunststoffgehäusen mit leitfähigen Lacken zu versehen. Alle bekannten Maßnahmen bedeuten jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand, der bei Sicherheitsschaltgeräten in "herkömmlicher" Technik bislang nicht oder nur ausgesprochen selten notwendig war. Der zusätzliche Aufwand schlägt sich natürlich auch in den Produktionskosten nieder, wodurch die Vorteile, die durch die Verwendung von hochintegrierten Schaltungen grundsätzlich gegeben sind, teilweise wieder zunichte gemacht werden.One possibility is to manufacture the entire device housing of the safety relays made of metal, which is expensive. Unfortunately, cheap plastic housings have no shielding effect. In addition, it is known to surround sensitive circuit components within the device housings with separate metallic enclosures. Depending on the frequencies to be shielded metallic lattice can be used instead of solid housing, as for example in the DE 195 24 930 C2 is described. Another way to shield electronic components is to provide the walls of plastic housings with conductive paints. However, all known measures mean a considerable additional effort, which was not necessary or only rarely necessary in safety switching devices in "conventional" technology. Of course, the additional expense is also reflected in the production costs, whereby the advantages that are basically given by the use of highly integrated circuits, partially canceled out.

In der DE 195 27 974 C2 wird zur magnetischen Abschirmung von elektrischen Einrichtungen, wie beispielsweise Transformatoren in einer Niederspannungsverteilung, vorgeschlagen, Streifen aus kornorientiertem Transformatorenblech zu verwenden, die mit Zwischenräumen zueinander um den Transformator und/oder um einen an diesen angeschlossenen Kabelstrang gewickelt sind. Um den Faktor, um den das unerwünschte magnetische Feld abgeschirmt wird, zu vergrößern, wird vorgeschlagen, mehrere derartige Streifen übereinander zu verwenden. Die Breite der Streifen beträgt beispielsweise 100 mm und die Stärke liegt bei jeweils ca. 0,35 mm.In the DE 195 27 974 C2 For magnetic shielding of electrical equipment, such as transformers in low voltage distribution, it is proposed to use strips of grain oriented transformer sheet which are wrapped around the transformer and / or around a wire harness connected thereto at intervals. In order to increase the factor by which the unwanted magnetic field is shielded, it is proposed to stack a plurality of such strips one above the other turn. The width of the strips is for example 100 mm and the thickness is about 0.35 mm each.

Aus EP 0 300 872 B2 ist es bekannt, ein Flachbandkabel einerseits zur Datenübertragung und andererseits aufgrund einer besonderen Anbringung innerhalb eines Gerätes als Drosselspule zu verwenden. Maßnahmen zur Abschirmung empfindlicher Bauelemente gegen elektromagnetische Störstrahlungen sind hier jedoch nicht diskutiert.Out EP 0 300 872 B2 It is known to use a ribbon cable on the one hand for data transmission and on the other hand due to a special mounting within a device as a choke coil. Measures for shielding sensitive components against electromagnetic interference are not discussed here.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitsschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das bei geringem zusätzlichem Herstellungsaufwand eine wirksame Abschirmung der empfindlichen Bauelemente gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen aufweist. Die Wirksamkeit der Abschirmung muß sich dabei in erster Linie an den sicherheitstechnischen Anforderungen, d.h. an den Anforderungen hinsichtlich der Eigenfehlersicherheit messen lassen.In front In this context, it is an object of the present invention to a safety relay specify the type mentioned, with a small additional Production cost an effective shielding of sensitive Components facing electromagnetic interference radiation having. The effectiveness of the shield must be in the first place on the safety requirements, i. at the requirements regarding to measure the intrinsic error safety.

Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitsschaltgerät gelöst, mit einem Bauelementeträger, auf dem zumindest ein elektronisches Bauelement angeordnet ist, und mit einer metallischen Abschirmung, die das elektronische Bauelement zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest teilweise umgibt, wobei die Abschirmung ein Flachbandkabel mit einer Vielzahl von parallelen Adern beinhaltet, und wobei das Flachbandkabel an zumindest einer Seite des elektronischen Bauelements verläuft.These Task is solved by a safety relay, with a component carrier on the at least one electronic component is arranged, and with a metallic shield covering the electronic component for the suppression of electromagnetic interference radiation at least partially surrounds, wherein the shield is a ribbon cable includes a plurality of parallel wires, and wherein the Ribbon cable runs on at least one side of the electronic component.

Die Aufgabe wird ferner ganz allgemein dadurch gelöst, daß bei einem Sicherheitsschaltgerät zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest ein Flachbandkabel verwendet wird.The Task is further generally solved in that in a safety switching device for shielding of electronic components against electromagnetic interference at least one ribbon cable is used.

Flachbandkabel, z.T. auch als Bandleitungen bezeichnet, sind im Stand der Technik als Mittel zum Verbinden von elektrischen Baugruppen hinreichend bekannt. Beispielsweise finden Flachbandkabel weitreichende Verwendung zum elektrischen Verbinden der einzelnen Baugruppen innerhalb von Personal Computersystemen (PCs). Die Flachbandkabel bestehen dabei aus einer Vielzahl von Adern, die gegeneinander isoliert und parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich ein breites, flaches Leiterbündel ergibt. Derartige Flachbandkabel werden von zahlreichen Herstellern und in verschiedenen spezifischen Formen vertrieben. Handelsübliche Flachbandkabel sind beispielsweise das Flachkabel System 720, das von der Firma Eberhard Köpf GmbH in 63920 Großheubach, Deutschland, vertrieben wird. Ein anderer bekannter Hersteller ist die Firma Amphenol, die handelsübliche Kabel unter den Typenbezeichnungen UL-Style 2651 oder UL-Style 2697 vertreibt.Ribbon cable, z.T. also referred to as ribbon cables are known in the art as a means for connecting electrical components sufficiently well known. For example, ribbon cables find widespread use for electrical connection of the individual assemblies within personal computer systems (PCs). The ribbon cables consist of a variety of Cores insulated against each other and arranged parallel to each other are, resulting in a wide, flat conductor bundle. Such ribbon cable are used by numerous manufacturers and in different specifics Molds sold. commercial Ribbon cables are, for example, the Flat Cable System 720, the from the company Eberhard Köpf GmbH in 63920 Großheubach, Germany, is distributed. Another known manufacturer is the company Amphenol, the commercial Cables under the type designations UL-Style 2651 or UL-Style 2697 markets.

Grundlage der vorliegenden Erfindung ist die überraschende Erkenntnis, daß derartige, handelsübliche Flachbandkabel eine ausreichende Abschirmung der elektronischen Bauelemente von modernen Sicherheitsschaltgeräten gewährleisten können. Dies gilt zumindest für Flachbandkabel der zuvor genannten Typen und allgemeiner für Flachbandkabel, die zumindest ein Rastermaß von bis zu 7 mm aufweisen. Da die genannten handelsüblichen Flachbandkabel als Massenprodukte sehr kostengünstig erhältlich sind, kann auf der Grundlage der überraschenden Erkenntnis durch die Verwendung der Kabel ein kostengünstiges, geschirmtes Sicherheitsschaltgerät realisiert werden.basis The present invention is the surprising realization that such, commercial Ribbon cable sufficient shielding of the electronic Ensure components of modern safety switching devices. This applies at least for ribbon cables of the aforementioned types and more generally for flat cable, at least a grid of up to 7 mm. Since the mentioned commercial flat cable as Mass products are available at very low cost, can be based on the surprising Knowledge by using the cable a cost-effective, Shielded safety relay will be realized.

Die Verwendung von Flachbandkabeln zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen in Sicherheitsschaltgeräten besitzt dabei eine Reihe von Vorteilen. Zum einen sind Flachbandkabel als Massenprodukte leicht verfügbar und äußerst preisgünstig. Darüber hinaus sind sie ohne Schwierigkeiten formbar, so daß die Abschirmung sehr einfach an die vorhandenen Bedürfnisse und den zur Verfügung stehenden Bauraum angepaßt werden kann. Infolgedessen ist auch eine nachträgliche Abschirmung an einzelnen Stellen einer größeren Schaltung einfach möglich. Darüber hinaus sind Flachbandkabel leicht zu konfektionieren, und sie können somit auch in großen Stückzahlen auf einfache Weise in den Produktionsvorgang integriert werden. Nicht zuletzt kann mit Hilfe von Flachbandkabeln eine gewichtsmäßig sehr leichte Abschirmung erreicht werden, wohingegen beispielsweise die Verwendung von bekannten Schirmblechen das Gewicht der Sicherheitsschaltgeräte spürbar erhöht.The Use of ribbon cables for shielding electronic Components in safety switching devices has a number of advantages. First, ribbon cables are mass-produced easily available and very reasonably priced. Furthermore they are malleable without difficulty, so that the shielding very simple to the existing needs and the available Adapted space can be. As a result, a subsequent shielding to individual Make a bigger circuit just possible. About that In addition, ribbon cables are easy to package, and thus they can also in big ones numbers be easily integrated into the production process. Not least, with the help of ribbon cables a very light weight Shielding can be achieved, whereas, for example, the use of known shield plates, the weight of safety relays noticeably increased.

Insgesamt hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung von Flachbandkabeln zum Abschirmen der elektronischen Bauelemente die Funktionssicherheit bei Sicherheitsschaltgeräten erheblich gesteigert werden kann, ohne die Produktionskosten wesentlich zu erhöhen.All in all has been shown by the use of ribbon cables to shield the electronic Components significantly increase the reliability of safety relays can be increased without significantly increasing the cost of production increase.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Adern des Flachbandkabels elektrisch mit einem konstanten Potential verbunden. Diese Maßnahme unterscheidet sich deutlich von der üblichen Verwendung von Flachbandkabeln, über die in der Regel Signale mit wechselnden Potential übertragen werden. Dadurch daß die Adern, bevorzugt sämtliche Adern des Flachbandkabels, mit einem konstanten Potential verbunden sind, wird die Wirksamkeit der Abschirmung verbessert.In An embodiment of the invention are the wires of the ribbon cable electrically connected to a constant potential. This measure differentiates distinct from the usual Use of ribbon cables, over which usually transmit signals with changing potential become. The fact that the Veins, preferably all Wires of the ribbon cable connected to a constant potential are, the effectiveness of the shield is improved.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das konstante Potential ein Massepotential.In In another embodiment, the constant potential is a ground potential.

Durch diese Maßnahme wird die Wirksamkeit der Abschirmung noch weiter verbessert, da sämtliche einstrahlenden Signale über das Flachbandkabel "kurzgeschlossen" werden. Störsignale werden somit gegen Masse abgeleitet.By This measure the effectiveness of the shield is further improved because all incoming signals via the ribbon cable is "shorted". Interference signals are thus derived against mass.

In einer weiteren Ausgestaltung ist ein erstes Ende der Adern an dem Bauelementeträger befestigt. Das erste Ende kann festgeklemmt oder mit Hilfe an sich bekannter Stecker angesteckt sein. Derartige Verbindungen haben den Vorteil, daß das Flachbandkabel einfach wieder gelöst werden kann. Darüber hinaus ist es zumindest für manche Anwendungen bevorzugt, wenn das erste Ende der Adern an dem Bauelementeträger verlötet ist. Dies ist nämlich äußerst kostengünstig möglich. Unabhängig von der Art der Befestigung besitzt die Maßnahme den Vorteil, daß das Flachbandkabel in Bezug zu den zu schützenden elektronischen Bauelementen fixiert ist. Hierdurch wird die Robustheit der Abschirmung und dadurch die Funktionssicherheit des Sicherheitsschaltgerätes erhöht.In a further embodiment is a first end of the wires to the component support attached. The first end can be clamped or with help per se be known plug infected. Have such compounds the advantage that the Ribbon cable can be easily solved again. Furthermore it is at least for some applications are preferred when the first end of the wires to the component support soldered is. This is extremely cost-effective. Independent of the type of attachment, the measure has the advantage that the ribbon cable in relation to those to be protected electronic components is fixed. This is the robustness the shield and thereby increases the reliability of the safety relay.

In einer weiteren Ausgestaltung liegt ein zweites Ende der Adern lose. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft in Kombination mit der zuvor genannten Maßnahme, da hierdurch das abschirmende Flachbandkabel einerseits fixiert ist, während die zu schützenden Bauelemente andererseits einfach zugänglich bleiben. Bei einer Reparaturmaßnahme kann das lose zweite Ende einfach zur Seite geklappt werden, so daß die abgeschirmten Bauelemente zugänglich sind. Darüber hinaus lassen sich auch etwaige Kalibrierarbeiten bei der Herstellung des Sicherheitsgerätes sehr einfach und damit kostengünstig durchführen.In In a further embodiment, a second end of the wires is loose. This measure is particularly advantageous in combination with the aforementioned Measure, because this fixes the shielding ribbon cable on the one hand is while the to be protected On the other hand, components remain easily accessible. In a repair measure can the loose second end are simply folded to the side, so that the shielded Accessible to components are. About that In addition, any calibration work in the manufacture of the security appliance very simple and therefore inexpensive carry out.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Ende vollständig isoliert.In In another embodiment, the second end is completely isolated.

Grundsätzlich ist es auch möglich, das verwendete Flachbandkabel an dem zweiten Ende einfach nur abzulängen, so daß die einzelnen Adern am Ende des Flachbandkabels offen sind. Je nach Anordnung des Flachbandkabels innerhalb des Sicherheitsschaltgerätes besteht jedoch unter Umständen die Gefahr von ungewollten Kontakten, Kurzschlüssen und dgl. Derartige Risiken werden durch eine vollständige Isolierung der Adern am zweiten Ende des Flachbandkabels beseitigt.Basically it also possible just cut off the ribbon cable used at the second end, so that the individual wires are open at the end of the ribbon cable. Depending on Arrangement of the ribbon cable within the safety relay is however, under certain circumstances the Danger of unwanted contacts, short-circuits and the like. Such risks be through a full Isolation of the wires at the second end of the ribbon cable eliminated.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Sicherheitsschaltgerät ein Gerätegehäuse mit einer Gehäusewand auf, wobei die Gehäusewand das zweite Ende in einer gewünschten Position hält.In In another embodiment, the safety switching device has a device housing a housing wall on, with the housing wall the second end in a desired Holding position.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Minimierung von Produktionskosten, da das zur Abschirmung verwendete Flachbandkabel so bei der Montage des Bauelementeträgers in dem Gerätegehäuse in die gewünschte Position gebracht wird. Zusätzliche Fixierungen oder spezielle Montageschritte können daher reduziert werden oder sogar ganz entfallen. Die Maßnahme ermöglicht somit eine besonders kostengünstige Produktion.These measure is particularly advantageous in terms of minimizing production costs, because the ribbon cable used for shielding so during assembly of the component carrier in the device housing in the desired Position is brought. additional Fixings or special assembly steps can therefore be reduced or even completely omitted. The measure thus allows a special inexpensive Production.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Bauelementeträger eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite auf, wobei das elektronische Bauelement auf der ersten Seite angeordnet ist und wobei die zweite Seite eine flächige Metallisierung besitzt.In In a further embodiment, the component carrier has a first and one opposite second side, wherein the electronic component on the first Side is arranged and wherein the second side has a planar metallization.

In dieser Ausgestaltung trägt die flächige Metallisierung, die beispielsweise eine an sich bekannte Kupfer-Kaschierung des Bauelementeträgers sein kann, zur Abschirmung des elektronischen Bauelements bei. Die Maßnahme ermöglicht eine nochmalige Senkung der Produktionskosten, da die entsprechende Seite des elektronischen Bauelements nicht mehr anderweitig abgeschirmt werden muß.In this embodiment contributes the areal Metallization, for example, a known per se copper lamination of the component carrier may be to shield the electronic device at. The measure allows a further reduction in production costs, as the corresponding Side of the electronic component no longer shielded otherwise must become.

In einer weiteren Ausgestaltung umgibt das Flachbandkabel das elektronische Bauelement auf der ersten Seite des Bauelementeträgers.In In another embodiment, the ribbon cable surrounds the electronic Component on the first side of the device carrier.

Diese Maßnahme knüpft an die zuvor genannte Ausgestaltung an. Insgesamt ergibt sich dabei eine sehr einfache und produktionstechnisch günstige "Umhäusung" des elektronischen Bauelements mit abschirmenden Komponenten.These measure ties to the aforementioned embodiment. Overall, this results a very simple and production-technically favorable "encasing" of the electronic Component with shielding components.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Adern des Flachbandkabels mit der flächigen Metallisierung elektrisch leitfähig verbunden.In a further embodiment, the wires of the ribbon cable with the plane Metallization electrically conductive connected.

Durch diese Maßnahme wird die Wirksamkeit der Abschirmung weiter erhöht, da die Adern des Flachbandkabels gemeinsam mit der flächigen Matallisierung einen geschlossenen Faraday'schen Käfig bilden.By This measure the effectiveness of the shield is further increased because the wires of the ribbon cable together with the flat metallisation form a closed Faraday cage.

In einer weiteren Ausgestaltung umgibt das Flachbandkabel den Bauelementeträger von zumindest zwei Seiten.In In another embodiment, the ribbon cable surrounds the component carrier of at least two pages.

Bevorzugt umgibt das Flachbandkabel den Bauelementeträger dabei zumindest an der ersten und zweiten Seite im Sinne der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Bildlich gesprochen führt die Maßnahme dazu, daß der Bauelementeträger und mit ihm das abzuschirmende Bauelement von dem Flachbandkabel "eingewickelt" sind. Aufgrund dieser Maßnahme kann die zuvor beschriebene flächige Metallisierung entfallen, was eine Optimierung des Produktionsprozesses im Hinblick auf die Herstellungskosten ermöglicht. Darüber hinaus ist die Maßnahme besonders geeignet, um auf sehr einfache Weise auch bei existierenden Sicherheitsschaltgeräten eine wirksame und kostengünstige Abschirmung nachzurüsten.The ribbon cable preferably surrounds the component carrier at least at the first and second sides in the sense of the previously described embodiments. Figuratively speaking, the measure leads to the component carrier and with it the component to be shielded from the ribbon cable "wrapped" are. Due to this measure, the above-described planar metallization can be omitted, which allows an optimization of the production process in terms of manufacturing costs. In addition, the measure is particularly suitable to nachzurüs in a very simple manner, even with existing safety switching devices an effective and cost-effective shielding th.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Abschirmung ferner zumindest eine metallische Wand, in deren Bereich das Flachbandkabel verläuft.In In another embodiment, the shield further includes at least a metallic wall, in the area of the ribbon cable runs.

Eine metallische Wand in diesem Sinne kann ein Blech oder ein Gitter sein, das in an sich bekannter Weise zum Abschirmen des elektronischen Bauelements verwendet wird. Auch eine mit leitfähigem Lack versehene Gehäusewand fällt hierunter. Im Gegensatz zu bisherigen Maßnahmen genügen jedoch einzelne Wände, u.U. eine einzige Wand. Es muß somit kein vollständiges Metallgehäuse mehr montiert werden. Andererseits kann durch die Verwendung einer oder weniger metallischer Wände die Abschirmung optimiert werden, ohne die grundsätzlichen Vorteile, die sich durch die Verwendung von Flachbandkabeln ergeben, aufzugeben, Grundsätzlich benötigt das Flachbandkabel zumindest für einfachere Abschirmungen keinen elektrisch leitfähigen Kontakt mit der metallischen Wand, wenngleich ein solcher Kontakt für eine besonders wirksame Abschirmung vorteilhaft ist.A Metallic wall in this sense can be a sheet or a grid be that in a conventional manner to shield the electronic Component is used. Also a housing wall provided with conductive paint falls under this. Unlike previous measures suffice but individual walls, u.U. a single wall. It must therefore not complete metal housing be mounted more. On the other hand, by using a or less metallic walls the shielding can be optimized without the fundamental advantages resulting from the use of ribbon cables, give up, in principle needed the ribbon cable at least for simpler shields no electrically conductive contact with the metallic Wall, although such a contact for a particularly effective shield advantageous is.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Abschirmung zumindest zwei Flachbandkabel, die sich teilweise überlappen.In In another embodiment, the shield includes at least two ribbon cables partially overlapping each other.

Durch diese Maßnahme läßt sich auf einfache und damit kostengünstige Weise ein "Verschluß" der Abschirmung schaffen, ohne daß ein Zugang zu den zu schützenden Bauelementen verhindert wird. Für Reparatur- oder Kalibrierungszwecke können die sich überlappenden Kabel einfach zur Seite geklappt werden. Andererseits wird durch die Überlappung eine sehr wirksame Abschirmung erreicht.By This measure let yourself on simple and therefore inexpensive Make a "closure" of the shield create without one Access to the protected Components is prevented. For Repair or calibration purposes may be overlapping Cable can be easily folded to the side. On the other hand is through the overlap one achieved very effective shielding.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Adern des Flachbandkabels unterschiedlich abgelängt.In a further embodiment, the wires of the ribbon cable cut to different lengths.

Durch diese Maßnahme ist eine sehr flexible und individuelle Anpassung der Abschirmung an die vorhandenen Gegebenheiten möglich. Darüber hinaus ist es auch auf einfache Weise möglich, mit nur einem Flachbandkabel unterschiedliche Bereiche des Bauelementeträgers gezielt abzuschirmen. Dabei können die Teilevielfalt und infolgedessen die Produktionskosten weiter gesenkt werden.By This measure is a very flexible and individual adjustment of the shielding possible to the existing conditions. In addition, it is also on easy way possible targeted with different areas of the component carrier with only one ribbon cable shield. It can the variety of parts and, as a result, the production costs be lowered.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It understands that the mentioned above and the features to be explained below not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes in einer Querschnittsdarstellung, 1 A first embodiment of a safety switching device according to the invention in a cross-sectional view,

2 ein bei dem Sicherheitsschaltgerät gemäß 1 verwendetes Flachbandkabel in einer Draufsicht, 2 a in the safety relay according to 1 used ribbon cable in a plan view,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes, und 3 A second embodiment of a safety switching device according to the invention, and

4 ein Flachbandkabel aus dem Sicherheitsschaltgerät gemäß 3 in einer Draufsicht. 4 a ribbon cable from the safety relay according to 3 in a top view.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Sicherheitsschaltgerät in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In 1 is an inventive safety switching device in its entirety by the reference numeral 10 designated.

Das Sicherheitsschaltgerät 10 beinhaltet einen Bauelementeträger 12, auf dem in an sich bekannter Weise eine Anzahl von Bauelementen angeordnet ist. Beispielhaft sind hier ein Transistor 14, ein Widerstand 16, ein integrierter Schaltkreis (IC) 18 sowie ein Kondensator 20 dargestellt. Der Transistor 14, der Widerstand 16 und der Kondensator 20 sind dabei in an sich bekannter Weise über Bohrungen 22 zu der Rückseite 24 des Bauelementeträgers 12 durchkontaktiert und dort mit Lötstellen 26 verlötet. Das IC 18 ist in an sich ebenfalls bekannter SMD-Technik auf der Vorderseite 28 des Bauelementeträgers 12 kontaktiert.The safety relay 10 includes a component carrier 12 on which a number of components are arranged in a manner known per se. Exemplary here are a transistor 14 , a resistance 16 , an integrated circuit (IC) 18 as well as a capacitor 20 shown. The transistor 14 , the resistance 16 and the capacitor 20 are in a conventional manner via holes 22 to the back 24 of the component carrier 12 through-contacted and there with solder joints 26 soldered. The IC 18 is in itself also known SMD technology on the front 28 of the component carrier 12 contacted.

Mit den Bezugsziffern 30 und 32 sind zwei Flachbandkabel bezeichnet, die der überraschenden Erkenntnis entsprechend zur Abschirmung der Bauelemente 14 bis 20, insbesondere zur Abschirmung des ICs 18 verwendet werden.With the reference numbers 30 and 32 are two ribbon cables referred to the surprising knowledge according to the shielding of the components 14 to 20 , in particular for shielding the ICs 18 be used.

Die Flachbandkabel 30, 32, von denen eines nochmals in 2 dargestellt ist, besitzen ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 36. Es handelt sich um handelsübliche Flachbandkabel mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten und gegeneinander isolierten Adern 38. Das Rastermaß der hier verwendeten Flachbandkabel 30, 32 beträgt 2,54 mm, es können jedoch auch noch größere Rastermaße verwendet werden. Kleinere Rastermaße erhöhen die Höhe der Abschirmung, so daß diesbezüglich keine Grenzen gesetzt sind.The ribbon cable 30 . 32 , one of which is again in 2 is shown, have a first end 34 and a second end 36 , These are commercially available ribbon cables with a large number of cores arranged parallel to one another and insulated from one another 38 , The pitch of the ribbon cables used here 30 . 32 is 2.54 mm, but even larger grid dimensions can be used. Smaller grid dimensions increase the height of the shield, so that there are no limits in this regard.

Das erste Ende 34 der Flachbandkabel 30, 32 ist abisoliert, so daß die Adern 38 dort aus dem Kabelmantel heraustreten. Das zweite Ende 36 ist mit einer gesonderten Isolierung 40 versehen.The first end 34 the ribbon cable 30 . 32 is stripped, so that the wires 38 out there from the cable sheath. The second end 36 is with a separate insulation 40 Mistake.

Für die Verwendung in dem Sicherheitsschaltgerät 10 sind die beiden Flachbandkabel 30, 32 ebenso wie die Bauelemente 14, 16 und 20 durch Bohrungen 22 auf die Rückseite 24 des Bauelementeträgers kontaktiert. Dort sind sie mit einer auf der Rückseite 24 aufgebrachten, flächigen Metallisierung 42 verlötet. Die Metallisierung 42 besitzt Massepotential. Folglich liegen auch die einzelnen Adern der Flachbandkabel 30, 32 auf konstantem Massepotential.For use in the security switching device 10 are the two ribbon cables 30 . 32 as well as the components 14 . 16 and 20 through holes 22 on the back 24 contacted the device carrier. There they are with one on the back 24 Applied, surface metallization 42 soldered. The metallization 42 has ground potential. Consequently, the individual wires of the ribbon cables are also 30 . 32 at constant ground potential.

Die losen zweiten Enden 36 der Flachbandkabel 30, 32 sind von rechts bzw. von links über die abzuschirmenden Bauelemente 14 bis 20 geklappt und überlappen sich im Mittenbereich des Bauelementeträgers 12. Hierdurch entsteht eine wirksame Abschir mung, zumindest gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen, die die Funktionsfähigkeit von Sicherheitsschaltgeräten beeinträchtigen können. Andererseits kann man zu Reparaturzwecken sehr leicht an die Bauelemente 14 bis 20, indem man die losen Enden 36 der beiden Flachbandkabel 30, 32 zur Seite klappt.The loose second ends 36 the ribbon cable 30 . 32 are from right or left over the components to be shielded 14 to 20 folded and overlap in the middle region of the device carrier 12 , This creates an effective Abschir determination, at least against electromagnetic interference, which may affect the functioning of safety switching devices. On the other hand, you can repair very easily to the components 14 to 20 by removing the loose ends 36 the two ribbon cables 30 . 32 to the side works.

Das Sicherheitsschaltgerät 10 ist in an sich bekannter Weise in ein Gerätegehäuse 44 eingebaut. Dabei besteht das Gerätegehäuse 44 hier aus zwei Gehäusehälften, die bei der Montage in Richtung des Pfeils 45 zusammengesteckt und über einen Rastmechanismus verriegelt werden. Eine besonders kostengünstige Montage der Abschirmung ergibt sich dabei für das vorliegende Ausführungsbeispiel, da die Gehäuseabmessungen derart bemessen sind, daß die losen zweiten Enden 36 der beiden Flachbandkabel 30, 32 von einer Gehäusewand 46 des Gehäuses 44 in die gewünschte überlappende Position gebracht und dort gehalten werden.The safety relay 10 is in a conventional manner in a device housing 44 built-in. There is the device housing 44 here from two housing halves, which when mounting in the direction of the arrow 45 be plugged together and locked by a locking mechanism. A particularly cost-effective installation of the shield results for the present embodiment, since the housing dimensions are dimensioned such that the loose second ends 36 the two ribbon cables 30 . 32 from a housing wall 46 of the housing 44 be brought into the desired overlapping position and held there.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet. Im übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.In 3 is a further embodiment of a safety switching device according to the invention in its entirety by the reference numeral 60 designated. Incidentally, the same reference numerals designate the same elements as before.

Das Sicherheitsschaltgerät 60 unterscheidet sich von dem Sicherheitsschaltgerät 10 vor allem durch die Art, wie das Flachbandkabel, das hier mit der Bezugsziffer 62 bezeichnet ist, zur Abschirmung verwendet wird. Im vorliegenden Fall umgibt das Flachbandkabel 62 nämlich den Bauelementeträger 12 sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite. Dadurch werden die abzuschirmenden Bauelemente 14 bis 20 von zwei Seiten umgeben, so daß die flächige Metallisierung 42 des Bauelementeträger 12 entfallen kann. Die Adern 38 des Flachbandkabels 62 liegen wie zuvor an einem konstanten Schirmpotential.The safety relay 60 differs from the safety relay 10 especially by the way the ribbon cable, here with the reference number 62 is designated for shielding is used. In the present case, the ribbon cable surrounds 62 namely the component carrier 12 both on the front and the back. As a result, the components to be shielded 14 to 20 surrounded by two sides, so that the surface metallization 42 of the component carrier 12 can be omitted. The veins 38 of the ribbon cable 62 are as before at a constant shield potential.

Das Flachbandkabel 62, das in einer detaillierteren Darstellung nochmals in 4 gezeigt ist, ist an seinem zweiten Ende 64 in an sich bekannter Weise mit einem handelsüblichen Flachbandkabel-Stecker 66 versehen. Mit diesem Stecker 66 ist das Flachbandkabel 62 lösbar an der Unterseite des Bauelementeträgers 12 aufgesteckt. Das Gegenstück des Steckers 66 ist dabei in an sich bekannter Weise mit dem Bauelementeträger 12 verlötet.The ribbon cable 62 , which in a more detailed presentation again in 4 shown is at its second end 64 in a conventional manner with a commercially available ribbon cable connector 66 Mistake. With this plug 66 is the ribbon cable 62 detachable on the underside of the component carrier 12 attached. The counterpart of the plug 66 is in a conventional manner with the component carrier 12 soldered.

An seinem ersten Ende 68 ist das Flachbandkabel 62 im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel unterschiedlich weit abgelängt. An den jeweiligen Enden sind die Adern 38 wie zuvor abisoliert. Die unterschiedlichen Positionen der ersten Enden 68 ermöglichen eine sehr flexible Befestigung des Flachbandkabels 62 an dem Bauelementeträger 12, wie dies beispielhaft in 3 dargestellt ist. Die verschieden langen Enden des Flachbandkabels 62 sind dabei auf der Vorderseite des Bauelementeträgers 12 an verschiedenen Stellen verlötet. Insgesamt lassen sich so räumlich unterschiedlich abgeschirmte Bereiche erzeugen. Diese können auch dazu verwendet werden, die einzelnen Bauelemente 14 bis 20 gegenseitig voneinander abzuschirmen.At its first end 68 is the ribbon cable 62 in contrast to the previous embodiment cut to different lengths. At the respective ends are the wires 38 stripped as before. The different positions of the first ends 68 allow a very flexible attachment of the ribbon cable 62 on the component carrier 12 as exemplified in 3 is shown. The different lengths of the ribbon cable 62 are on the front of the component carrier 12 soldered in different places. Overall, it is thus possible to generate differently shielded areas in space. These can also be used to the individual components 14 to 20 shield each other from each other.

Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiel in 3 gegenüber dem vorher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Verwendung einer metallischen Wand 70, die seitlich von dem IC 18 und senkrecht zum Bauelementeträger 12 angeordnet ist. Das obere freie Ende der metallischen Wand 70 endet im Bereich des Flachbandkabels 62, und die beiden bilden gemeinsam einen Faraday'schen Käfig für das IC 18. Eine zweite Wand (hier nicht dargestellt) ist spiegelbildlich zu der Wand 70 auf der anderen Seite des ICs 18 angeordnet.Another difference of the embodiment in 3 compared to the previously illustrated embodiment, the additional use of a metallic wall 70 that is lateral to the IC 18 and perpendicular to the component carrier 12 is arranged. The upper free end of the metallic wall 70 ends in the area of the ribbon cable 62 , and the two together form a Faraday cage for the IC 18 , A second wall (not shown here) is a mirror image of the wall 70 on the other side of the IC 18 arranged.

Die Verwendung von Flachbandkabeln ermöglicht eine sehr einfache, kostengünstige und trotzdem wirksame Abschirmung von elektronischen Bauelementen bei Sicherheitsschaltgeräten. Die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele sind dabei tatsächlich exemplarisch zu verstehen. Die hier jeweils getrennt dargestellten Besonderheiten können nämlich auch miteinander kombiniert werden, um so eine jeweils optimale Abschirmung zu erreichen. Je nach Anwendungsfall können dabei sowohl "starre" Flachbandkabel (mit massiven Einzeldrähten) oder flexible Flachbandkabel (Einzelleiter aus Litze) Verwendung finden. Dabei ist insbesondere für die Anordnung gemäß 3 die Verwendung von flexiblen Flachbandkabeln von Vorteil, da diese leichter verformt werden können. Andererseits lassen sich Flachbandkabel mit massiven Einzeldrähten leichter verlöten.The use of ribbon cables enables a very simple, inexpensive and yet effective shielding of electronic components in safety switching devices. The two illustrated embodiments are actually exemplary understood. Namely, the features separately shown here may also be combined with each other to achieve optimum shielding. Depending on the application, both "rigid" ribbon cables (with solid individual wires) or flexible ribbon cables (individual conductors made of stranded wire) can be used. It is in particular for the arrangement according to 3 the use of flexible ribbon cables advantageous as they can be easily deformed. On the other hand, ribbon cables with solid individual wires can be soldered more easily.

Claims

Safety switching device, in particular for safe shutdown of industrial machinery, with a component carrier ( 12 ) on which to at least one electronic component ( 14 . 16 . 18 . 20 ) is arranged, and with a metallic shield, the electronic component ( 14 . 16 . 18 . 20 ) for suppressing electromagnetic interference radiation at least partially surrounds the shield, a ribbon cable ( 30 . 32 ; 62 ) with a plurality of parallel wires ( 38 ), and wherein the ribbon cable ( 30 . 32 ; 62 ) on at least one side of the electronic component ( 14 . 16 . 18 . 20 ) runs.

Safety switching device according to Claim 1, characterized in that the wires ( 38 ) of the ribbon cable ( 30 . 32 ; 62 ) electrically with a constant potential ( 42 ) are connected.

Safety switching device according to Claim 2, characterized in that the constant potential ( 42 ) is a ground potential.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a first end ( 34 ; 68 ) of the wires ( 38 ) on the component carrier ( 12 ) is attached.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a second end ( 36 ) of the wires ( 38 ) is loose.

Safety switching device according to Claim 5, characterized in that the second end ( 36 ) is completely isolated.

Safety switching device according to Claim 5 or 6, characterized in that it has a device housing ( 44 ) with a housing wall ( 46 ), wherein the housing wall ( 46 ) the second end ( 36 ) in a desired position.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the component carrier ( 12 ) a first ( 28 ) and an opposite second side ( 24 ), wherein the electronic component ( 14 . 16 . 18 . 20 ) on the first page ( 28 ) and wherein the second side ( 24 ) a planar metallization ( 42 ) having.

Safety switching device according to claim 8, characterized in that the ribbon cable ( 30 . 32 ; 62 ) the electronic component ( 14 . 16 . 18 . 20 ) on the first page ( 28 ) of the component carrier ( 12 ) surrounds.

Safety switching device according to Claim 8 or 9, characterized in that the wires ( 38 ) of the ribbon cable ( 30 . 32 ) with the planar metallization ( 42 ) are electrically conductively connected.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the ribbon cable ( 62 ) the component carrier ( 12 ) surrounds at least two sides.

Safety switching device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the shield further comprises at least one metallic wall ( 70 ), in whose area the ribbon cable ( 62 ) runs.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the shielding comprises at least two ribbon cables ( 30 . 32 ), which partially overlap.

Safety switching device according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the wires ( 38 ) of the ribbon cable ( 62 ) are cut to different lengths.

Using a ribbon cable ( 30 . 32 ; 62 ) for shielding electronic components ( 14 . 16 . 18 . 20 ) against electromagnetic interference with a safety relay ( 10 ; 60 ), in particular a safety switching device for safe shutdown of industrial machinery.