DE102005022930A1

DE102005022930A1 - Kontaktzustandsabhängiges Verriegelungssystem

Info

Publication number: DE102005022930A1
Application number: DE200510022930
Authority: DE
Inventors: Gunter Kries
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-15
Filing date: 2005-05-15
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Ver-/Entriegelungssystem für Anlagen, Maschinen und Gebäude, dadurch gekennzeichnet, dass es über ein elektrisch gesteuertes Sperrorgan verfügt, das aus einem manuell betriebenen Generator gespeist wird und in Abhängigkeit vom Zustand mindestens eines elektrischen Kontaktes betätigt wird und das Sperrorgan eine mechanisch zu betätigende Verriegelung behindern bzw. freigeben kann, wobei die mechanische Betätigung der Verriegelung von der manuellen Betätigung des Generators kräftemäßig und/oder räumlich und/oder zeitlich entkoppelt sein kann.

Description

Für die Verriegelung von Türen bzw. beweglichen Zugängen von Gebäuden und Anlagen gegen unberechtigten Zutritt, Zugang oder Betätigung sind heute vorzugsweise mechanische Schließ- und Verriegelungssysteme mit fallweise mechanisch codierten Schlüsseln oder Riegeln bekannt.
Mechanische Schließsysteme arbeiten zwar ohne Hilfsenergie, sind aber typischerweise auch mechanisch codiert, d.h. erlauben keine Einbeziehung der Auswertung eines Kontaktzustandes für die Ver- oder Entriegelungsberechtigung und sind bzgl. der Berechtigung/Codierung selbst schwerer zu verwalten als elektronische Systeme. Elektronische Schließsysteme, z.B. auf Transponderbasis, erfordern meist eine gesicherte Hilfsenergie oder eine Batterie vor Ort und sind damit für den Einsatz in wartungsfreien Applikationen ungeeignet.

Darüber hinaus sind elektronische Schließsysteme bekannt, die zwar keine Hilfsenergie benötigen (z.B. DE 198 29 927 oder 102004052802.0 ), jedoch über eine sog. elektrisch zu betätigende Kupplung zwischen dem Betätigungselement und dem Schloss verfügen, sodass eine verhältnismäßig große Energie zur Kupplung bzw. Entkupplung benötigt wird. Außerdem wirken bei diesen Systemen die manuell aufgebrachten mechanischen Kräfte direkt auf die Kupplung und können diese abhängig von der erforderlichen Ver/Entriegelungskraft leicht zerstören.

Ferner sind Schließsysteme bekannt ( DE 3208818 A1 ), die bereits über dynamoelektrische Generatoren verfügen, die jedoch aus der Bewegung der Tür, des Türgriffs des Schlosses oder des Schlüssels angetrieben werden.

Die Vorteile elektronischer Schließsysteme liegen v.a. in der Flexibilität der Codierung und damit erheblich vereinfachten Verwaltung der Zugangs- bzw. Zugriffsberechtigungen.

Unabhängig von den Schließsystemen sind sog. kapazitive Spannungsprüfsysteme für Hochspannungsschaltanlagen bekannt und in IEC 61243-5 näher beschrieben. Mit diesen Systemen ist die kontinuierliche Überwachung des Spannungszustandes einer Hochspannungsanlage möglich. Der Spannungszustand kann mittels eines Kontaktes herausgeführt bzw. gemeldet werden. Um Anlagen, Gebäude und Maschinen, abhängig vom Zustand der Hochspannung, gegen unberechtigten Zugriff, Zutritt oder Betätigung zu verriegeln, werden bisher Magnete an die Kontakte angeschlossen, die jedoch eine zusätzliche gesicherte Hilfsenergie benötigen. Die wesentlichen für diese Patentanmeldung relevanten Inhalte der IEC 61243-5 sind im Beschreibungsteil bzw. Bild 4 erwähnt, sodass auf die Anlage einer kompletten Abschrift der IEC 61243-5 verzichtet wird.

Aufgabenstellung

In vielen Applikationen, in denen bevorzugt elektronische Schließsysteme eingesetzt werden könnten, steht keine gesicherte Hilfsenergie zur Verfügung, sodass ein manuell angetriebener Generator als Energiegeber für die Berechtigungsprüfungsschaltung und die Entriegelung sinnvoll ist.

Die Aufgabenstellung besteht in der Bereitstellung eines Ver-/Entriegelungssystems, das mindestens einen elektrischen Kontaktzustand überwacht, der abhängig von der erkannten Zugangsberechtigung und/oder eines elektrischen Zustandssignals die Ver-/Entriegelung erlaubt oder behindert

Die eigentliche Ver-/Entriegelungskraft sollte nicht auf den manuell angetriebenen Generator wirken, damit dieser oder eine ggf. erforderliche Kupplung bei ggf. erforderlichen, großen Ver-/Entriegelungskräften nicht zerstört wird und andererseits Riegel oder Betätigungselemente zum Einsatz kommen können, die wesentlich größere Kräfte übertragen können, als diese für den Generator erforderlich wären.

Erfinderische Lösung

Die Aufgabenstellung wird dadurch erfüllt, dass ein Ver-/ Entriegelungssystem bereitgestellt wird, das die Energie aus einem manuell betätigen Generator abhängig von mindestens einem elektrischen Kontaktzustand auf einen Sperrmechanismus überträgt, der die eigentliche mechanische Ver-/Entriegelung freigibt oder behindert.

Die manuelle Generatorerregung und die mechanische Ver-/Entriegelung des Riegels sind mechanisch und damit kräftemäßig entkoppelt, d.h. es können vergleichsweise große Ver/Entriegelungsbetätigungsmittel zum Einsatz kommen, die mit wesentlich größeren Kräften beaufschlagt werden können, als die für den Betrieb des Generators erforderlichen Kräfte.

Der Kontaktzustand von mindestens einem Kontakt kann dabei in Abhängigkeit von der über eine Leseeinrichtung erkannten Berechtigung eines elektronischen Schlüssels (Transponder) gesteuert werden. Ein anderer oder weiterer Kontaktzustand kann in Abhängigkeit von einer physikalischen Größe (z.B. Strom, Spannung, Temperatur o.ä.) gesteuert werden.

Kommt mehr als ein Kontakt zur Anwendung können die Kontaktzustände beliebig logisch verknüpft, d.h. hintereinander geschaltet werden, wenn eine UND-Verknüpfung vorliegen soll oder parallel geschaltet, wenn eine ODER-Verknüpfung vorliegen soll. Mit der ODER-Verknüpfung können höher priorisierte Ver-/Entriegelungen zugelassen werden, die z.B. auch eine Ver- oder Entriegelung zulassen, wenn die physikalische Bedingung für dieselbe nicht vorliegt.

Eine besonders vorteilhafte, beispielhafte Ausführung des Zusammenwirkens der oben beschriebenen erfinderischen Lösung ist dem Bild 1, mit Schnitt Bild 1.1 und Bild 1.2 zu entnehmen.
Hierbei ist das für die Energieerzeugung dienende Handrad (1) über eine Achse (2) mit dem Generator (3) verbunden. Der Generator (3) kann auf dynamoelektrischer oder piezoelektrischer Basis wirken. Die erzeugte Energie wird in einem elektrischen Schaltkreis (4) zwischengespeichert und dient einerseits über den Kontaktweg (5.1) oder (5.2) und (5.3) der Speisung eines Aktuators (6) auf motorischer Basis oder umgekehrter piezoelektrischer Wirkung oder magnetischer Wirkung und andererseits der Speisung einer ggf. vorhandenen elektronischen Leseeinrichtung (8), die die Berechtigung des elektrischen Schlüssels (9) bzw. Transponders in der Schlüsselaufnahme (9.1) erkennt und abhängig davon den Kontakt (5.1) aktiviert.
Unabhängig von der Freischaltung über die Schlüsselberechtigung existiert ggf. ein weiterer Kontakt (5.1), der die Energie auf den Aktuator (6) abhängig vom Zustand einer physikalischen Messgrößenerfassung (z.B. Spannung, Strom, Temperatur o.ä.) (13) durchschaltet.
Es versteht sich von selbst, dass noch weitere Kontaktwege z.B. (5.3) in Reihe oder parallel zu den genannten Kontakten vorgesehen werden können.
Wird nun der Aktuator (6) bei entsprechenden Kontaktzuständen mit Energie aus dem Generator (3) versorgt, so betätigt er über die Achse (7.2) ein Sperrorgan (7), das den Zugang des Schlüssels (9) zum Riegel (11) der mechanischen Ver-/Entriegelung (10) z.B. über eine Kulisse (7.1) behindern oder freigeben kann. Die Stellung, in der die Kulisse (7.1) den Zugang des Schlüssels (9) zum Riegel (11) behindert, ist in Bild 1.1, während die den Zugang zum Riegel (11) nicht behindernde Stellung der Kulisse (7.1) in Bild 1.2 zu sehen. Bedingt durch die Entkoppelung zwischen der Betätigungsbewegungen für das Handrad (1) und des Schlüssels bzw. Betätigungselement (9) kann auf die Ver-/Entriegelung (10) mit wesentlich größeren Kräften eingewirkt werden, als dies z.B. dem Generator (3) zuträglich oder für die Energiegewinnung nötig wäre. Außerdem erlaubt die räumliche Entkupplung der beiden Betätigungen auch eine zeitliche Entkoppelung, d.h. eine einmal erfolgte Sperrung bzw. Entsperrung mit dem Sperrorgan (7) ist auch dann wirksam, wenn die eigentliche Ver/Entriegelung zu einem zeitlich beliebig versetzen Zeitpunkt erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in Bild 2 dargestellt. Hier wirkt der motorisch, piezoelektrisch oder magnetische Aktuator (6.1) auf den Sperrstift (7.3), der durch seine Horizontalbewegung den Riegel (11) der Ver-/Entriegelung (10) freigeben oder behindern kann. In Bild 2.1 ist die offene und in Bild 2.2 die geschlossene und gesperrte Stellung des Riegels (11) zu ersehen.
Darüber hinaus ist in Bild 3 eine weitere mögliche Ausführungsform dargestellt. Hier wird die Schlüsselaufnahme (9.1) für den elektronischen Schlüssel (9), die an die Berechtigungsprüfung (8) angeschlossen ist, vom mechanischen Betätigungselement (14) räumlich separiert und kann damit an einer anderen Stelle positioniert werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Schlüsselaufnahme (9.1) auch mit dem Handrad (1) kombiniert werden könnte.
Aufgrund der Entkoppelung und ggf. räumlichen und /oder zeitlichen Trennung zwischen Energieerzeugung am Generator (3) und der Betätigung des Schlüssels (9) sowie des Riegels (11) kann es sinnvoll sein, die erkannte Ver-/Entriegelungsberechtigung z.B. mittels eines Anzeigeelements (12), z.B. einer LED anzuzeigen und damit die Betätigungsbereitschaft des Riegels (11) zu signalisieren. Das Anzeigelement (12) wird ebenfalls aus der Quelle (4) gespeist.
Ergänzend ist in Bild 4 die Kontaktsteuerung in Abhängigkeit von einem kapazitiven Hochspannungsprüfsignal dargestellt. Hierbei wird, entsprechend IEC 61243-5 ein Hochspannungssignal über den kapazitiven Teiler (21) und (22) auf eine Kleinspannung heruntergeteilt und über ein Begrenzungselement (23) geschützt an die Schnittstelle (24) übertragen. Das in die Hochspannungsanlage (25) integrierte und an die Schnittstelle (24) angeschlossene Spannungsmess- und/oder Prüfsystem (13) erkennt mittels dem in Bild 1 bzw. 2 eingezeichneten Signalkontakt (5.1) das Vorhandensein der Hochspannung und wirkt damit auf das Ver-/Entriegelungssystem (10).

Claims

Ver-/Entriegelungssystem für Anlagen, Maschinen und Gebäude dadurch gekennzeichnet, dass es über ein elektrisch gesteuertes Sperrorgan (7, 7.1, 7.2, 7.3) verfügt, das aus einem manuell betriebenen Generator (3) gespeist wird und in Abhängigkeit vom Zustand mindestens eines elektrischen Kontaktes (5.1, 5.2, 5.3) betätigt wird und das Sperrorgan (7, 7.1, 7.2, 7.3) eine mechanisch zu betätigende Verriegelung (11) behindern bzw. freigeben kann, wobei die mechanische Betätigung der Verriegelung (11) von der manuellen Betätigung des Generators (3) kräftemäßig und/oder räumlich und/oder zeitlich entkoppelt sein kann.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontakte (5.2) über ein berechtigungsabhängigen elektronischen Schlüssel (9) (Transponder) gesteuert wird und die Berechtigungsprüfung (8) des Schlüssels (9) ebenfalls über den manuell angetriebenen Generator (3) gespeist wird.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontakte (5.1) aus einer physikalischen Zustandserfassung (13), z.B. Spannung, Strom, Temperatur o.ä. gesteuert wird.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- /Entriegelung in Abhängigkeit vom Zustand mindestens zweier elektrischer oder mechanischer Kontakte (5.1, 5.2) angesteuert wird, wobei mindestens einer der Kontakte (5.1) unabhängig vom Zustand des oder der anderen Kontakte (5.2, 5.3) die Ver/Entriegelung übergeordnet behindern oder freigeben kann.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß Ansprüche 1, 3, 4 oder Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktzustand mindestens eines Kontaktes (5.1) aus einer physikalischen einem kapazitiven Spannungsprüfsystem gemäß IEC 61243-5 als physikalische Messgrößenerfassung (13) abgeleitet wird und damit die Ver-/Entriegelung nur bei einem gewünschten Spannungszustand des Hochspannungssignals erfolgen kann und ggf. abhängig von einem zweiten Kontaktzustand (5.2) übergeordnet ver-/entriegelt werden kann.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Berechtigungsprüfung (8) erkannte Ver-/Entriegelungsberechtigung mittels eines Anzeigeelements (12) angezeigt wird.
Ver-/Entriegelungssystem gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schlüssel (9) mit seiner Berechtigungscodierung und das Betätigungselement (14) separat ausgebildet sind und somit auch räumlich voneinander entkoppelt sein können.