DE102010019495B3 - Guard locking with an electromagnet - Google Patents
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Abstract
Zuhaltung (1) mit einem Elektromagneten (2), der über eine Ansteuerung (4) in mindestens zwei Zustände unterschiedlichen Energiebedarfs steuerbar ist, wobei die Zuhaltung (1) für einen Anschluss an einen Feldbus ausgelegt ist, und ein aus dem Feldbus gespeister Schaltregler (5) der Zuhaltung (1) als Spannungslieferant vorhanden ist, der in Reihe mit einer Stromquelle (6) verbunden ist, die einen Kirchhoffschen Knotenpunkt zwischen dem Schaltregler (5) und einem Energiespeicher (7) bildet, wobei der Kirchhoffsche Knotenpunkt mit der Ansteuerung (4) für den Elektromagneten (2) verbunden ist, und der, während des Zustands niedrigen Energiebedarfs sich aufladende Energiespeicher (7) Energie für den höheren Energiebedarf bereitstellt.Guard locking device (1) with an electromagnet (2), which can be controlled via a control (4) in at least two states with different energy requirements, the guard locking device (1) is designed for connection to a field bus, and a switching regulator ( 5) of the guard locking (1) is available as a voltage supplier, which is connected in series to a current source (6) which forms a Kirchhoff junction between the switching regulator (5) and an energy store (7), the Kirchhoff junction with the control ( 4) is connected for the electromagnet (2), and the energy store (7), which charges during the low energy requirement state, provides energy for the higher energy requirement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zuhaltung mit einem Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tumbler with an electromagnet according to the preamble of claim 1.
Zuhaltungen sind als Teil einer Zugangsschutzeinrichtung für einen verschließbaren Raumbereich einer maschinellen Anlage, von dem ein Gefahrenpotenzial ausgehen kann, bekannt. Bei der Anlage kann es sich beispielsweise um Maschinen oder Komponenten wie Roboter zum Herstellen, Behandeln oder Bearbeiten von Werkteilen sowie um chemische Anlagen oder dergleichen handeln.Tumblers are known as part of an access protection device for a lockable space area of a machine installation, from which a potential danger can emanate. The system can be, for example, machines or components such as robots for producing, treating or processing workpieces, as well as chemical plants or the like.
Eine Zuhaltung ist üblicherweise zwischen einer den Raumbereich verschließenden Tür oder Klappe als beweglicher Teil und gegenüber feststehenden Wänden bzw. Wandungen oder einem Rahmen als feststehender Teil angeordnet. Die mindestens eine gegebenenfalls umlaufend abgedichtete Tür oder Klappe, die durch Schwenken bzw. Schieben geöffnet bzw. geschlossen werden kann, ist durch die Zuhaltung arretierbar bzw. verriegelbar.A tumbler is usually arranged between a space closing door or door as a movable part and with respect to fixed walls or walls or a frame as a fixed part. The at least one optionally peripherally sealed door or flap, which can be opened or closed by pivoting or sliding, can be locked or locked by the tumbler.
Stehen zumindest Teile der maschinellen Anlage in dem verschließbaren Raumbereich nicht still oder sind ansonsten vorzunehmende Vorkehrungen vor dem Öffnen der Türen noch nicht getroffen, werden die Zuhaltungen blockiert, so dass die Türen nicht geöffnet werden können. Außerdem verhindert die Steuerung ein Inbetriebnehmen der maschinellen Anlage bei wenigstens einer geöffneten Tür. Damit verhindert die Zuhaltung den unerlaubten sowie unbewussten Zugriff bzw. Zugang in einen Gefahrenbereich, bis dass die Personen gefährdende Bewegung der maschinellen Anlage zum Stillstand gekommen ist.Are at least parts of the mechanical system in the lockable room area not stand still or otherwise be made precautions before opening the doors, the tumblers are blocked, so that the doors can not be opened. In addition, the controller prevents commissioning of the machine system with at least one open door. In this way, the tumbler prevents unauthorized and unconscious access or access to a hazardous area until the dangerous movement of the machine system has come to a standstill.
In Sicherheitsschaltungen zur Ver- und Entriegelung von Türen, Klappen oder dergleichen werden in den Zuhaltungen u. a. Elektromagneten verwendet, die einen gemäß der Ansteuerung eines Solenoids betätigbaren Anker aufweisen, der aufgrund seiner Position die Tür ver- bzw. entriegelt. Dabei muss gewährleistet sein, dass sich der Anker während eines Anzugsabschnitts korrekt bewegt, und dass sich eine vom Solenoid ausgeübte Magnetkraft zum Halten des Ankers in seiner Position während eines Halteabschnitts bei einer möglichst niedrigen angelegten Betriebsspannung nicht soweit reduziert, dass der Anker durch äußere Störungen, insbesondere Erschütterungen, abfällt.In safety circuits for locking and unlocking doors, flaps or the like in the tumblers u. a. Used electromagnet, which have an actuatable according to the control of a solenoid armature, which locks or unlocks the door due to its position. In doing so, it must be ensured that the armature moves correctly during a tightening section, and that a magnetic force exerted by the solenoid for holding the armature in position during a holding section at the lowest possible applied operating voltage does not reduce so much that the armature is damaged by external disturbances, especially vibrations, drops.
Aus
Aus
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Werden sicherheitsgerichtete Vorrichtungen wie beispielsweise eine Zuhaltung zusammen mit einem Feldbus, z. B. AS-i Bus oder CAN Bus, verwendet, so kann die sicherheitsgerichtete Vorrichtung aus dem Feldbus mit Energie versorgt werden. Der AS-i Bus – mit dem beispielsweise mit AS-i Safety at Work ein zertifizierter Standard entwickelt wurde, der den Einsatz von sicherheitsgerichteten Komponenten im AS-Interface ermöglicht – ist so ausgelegt, dass Versorgungsnetzteile einen maximalen Strom von 8 A liefern. Wird die sicherheitsgerichtete Vorrichtung über den AS-i Bus mit Energie versorgt, ist die Anzahl der über den AS-i Bus mit Energie versorgbaren Vorrichtungen aufgrund der AS-i Netzteileigenschaften begrenzt.If safety-related devices such as a tumbler together with a fieldbus, z. B. AS-i bus or CAN bus, used, the safety-related device can be powered from the fieldbus with energy. The AS-i bus - with which, for example, AS-i Safety at Work was developed as a certified standard that enables the use of safety-related components in the AS-Interface - is designed so that supply power supplies deliver a maximum current of 8 A. If the safety-related device is supplied with energy via the AS-i bus, the number of devices which can be supplied with energy via the AS-i bus is limited due to the AS-i power supply properties.
Die Überwindung dieser Begrenzung wird derzeit dadurch gelöst, dass sicherheitsgerichtete Vorrichtungen wie eine Zuhaltung mit einem Elektromagneten, die einen verhältnismäßig hohen Strom- bzw. Spannungsbedarf haben, aus einer Hilfsspannung versorgt werden. Nachteilig dabei ist, dass zwei zusätzliche separate Leitungen benötigt werden.The overcoming of this limitation is currently being solved by supplying safety-related devices, such as a guard locking with an electromagnet, which have a relatively high current or voltage requirement, from an auxiliary voltage. The disadvantage here is that two additional separate lines are needed.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zuhaltung mit einem Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der eine einfache Ausgestaltung der Energieversorgung der Zuhaltung bei einem Anschluss der Zuhaltung an den Feldbus möglich ist.The object of the invention is therefore to provide a tumbler with an electromagnet according to the preamble of claim 1, with a simple embodiment of the power supply of the tumbler is possible with a connection of the tumbler to the fieldbus.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Hierdurch wird eine Zuhaltung mit einem Elektromagneten geschaffen, der über eine Ansteuerung in mindestens zwei Zustände unterschiedlichen Energiebedarfs steuerbar ist. Die Zuhaltung ist für einen Anschluss an einen Feldbus ausgelegt, d. h. die Energieversorgung der Zuhaltung geschieht über den Feldbus. Die Zuhaltung weist einen aus dem Feldbus gespeisten Schaltregler als Spannungslieferant auf, der in Reihe mit einer Stromquelle verbunden ist. Die Stromquelle bildet einen Kirchhoffschen Knotenpunkt zwischen dem Schaltregler und einem Energiespeicher, wobei der Kirchhoffsche Knotenpunkt mit der Ansteuerung für den Elektromagneten verbunden ist. Der während des Zustands niedrigen Energiebedarfs sich aufladende Energiespeicher stellt die Energie für den höheren Energiebedarf bereit, wodurch eine separate Hilfsspannungsversorgung unnötig wird und eine Zuhaltung mit hoher Zuhaltekraft mittels eines Elektromagneten erreicht werden kann, ohne den Nachteil von Stromspitzen im Versorgungssystem, d. h. der Strom wird konstant vom Feldbus „gezogen” und intern in der Zuhaltung wird eine Pulsung zwischen den beiden Zuständen durchgeführt. Die Daten zur Ansteuerung der Zuhaltung werden über die gleiche Leitung übertragen wie die Energie zur Ansteuerung des Elektromagneten der Zuhaltung. Das Leitungsnetz kann geringer ausgelegt werden.As a result, a tumbler is provided with an electromagnet, which is controllable via a control in at least two states of different energy requirements. The guard locking is designed for connection to a fieldbus, ie the power supply of the guard locking is via the fieldbus. The guard locking has a fieldbus powered switching regulator as a voltage supplier, which is connected in series with a power source. The power source forms a Kirchhoffschen Junction between the switching regulator and an energy storage, wherein the Kirchhoff node is connected to the control for the electromagnet. The energy accumulator charging during the low energy state provides the energy for the higher energy demand, whereby a separate auxiliary power supply becomes unnecessary and a high clamping force can be achieved by means of an electromagnet without the disadvantage of current peaks in the supply system, ie the current becomes constant from the fieldbus "pulled" and internally in the guard locking a pulsation between the two states is performed. The data for controlling the guard locking are transmitted via the same cable as the energy used to control the electromagnet of the guard locking. The pipeline network can be made smaller.
Der Erfinder hat herausgefunden, dass eine Energieversorgung aus dem Feldbus für sehr viele Zuhaltungen möglich ist sofern eine erfindungsgemäße Zuhaltung mit einfachen elektronischen Bauteilen verwendet wird. Auf eine zusätzliche Verkabelung für die Hilfsversorgungsspannung kann verzichtet werden, was den Aufwand für das Verkabeln und Verschalten der Zuhaltung verringert. Ferner wird eine Verkleinerung der Abmessungen der Zuhaltung ermöglicht.The inventor has found that a power supply from the fieldbus for many tumblers is possible if a tumbler according to the invention is used with simple electronic components. On an additional wiring for the auxiliary supply voltage can be omitted, which reduces the cost of wiring and interconnecting the tumbler. Furthermore, a reduction of the dimensions of the tumbler is made possible.
Vorzugsweise ist der Elektromagnet durch die Ansteuerung stromgeregelt, wobei die Stromquelle als Konstantstromquelle ausgestaltet ist. Hierdurch wird eine besonders einfache Art der Steuerung ermöglicht, bei der eine einfach aufgebaute Konstantstromquelle verwendet werden kann, die einen eingeprägten Strom liefert. Ferner hat der Erfinder als Erster erkannt, dass eine Konstantstromquelle in der Zuhaltung mit einem Elektromagneten die Lösung der Aufgabe entscheidend fördert.Preferably, the electromagnet is current-controlled by the drive, wherein the current source is designed as a constant current source. As a result, a particularly simple type of control is possible, in which a simply constructed constant current source can be used, which provides an impressed current. Furthermore, the inventor was the first to recognize that a constant current source promotes the solution of the problem in the tumbler with an electromagnet.
Besonders bevorzugt liefert die Konstantstromquelle einen Strom von mehr als dem 1,2fachen, weiter bevorzugt dem 1,3fachen und ganz besonders bevorzugt mehr als dem 1,4fachen des Stroms bei niedrigem Energiebedarf für den Elektromagneten, wobei durch die Ansteuerung der Zustand höheren Energiebedarfs eine Regelung auf einen Strom mehr als das 2,5fache, insbesondere mehr als das 2,75fache, des Stroms bei niedrigen Energiebedarfs ist.Particularly preferably, the constant current source supplies a current of more than 1.2 times, more preferably 1.3 times and very particularly preferably more than 1.4 times the current at low energy consumption for the electromagnet, wherein the control of the state of higher energy demand, a control to a power more than 2.5 times, especially more than 2.75 times, the power at low energy demand is.
Zur Verringerung des Volumens der Zuhaltung und um einfache elektronische bzw. elektrische Bauelemente zu verwenden, ist der Energiespeicher ein Kondensator, dessen Kapazität so ausgestaltet ist, dass unter Berücksichtigung eines exponentiellen Verhaltens der Spannung über dem Kondensator in Abhängigkeit von der Zeit bei der Entladung, der Wert dieser Spannung den Quotient aus Strom bei höherem Energiebedarf und Widerstand des Elektromagneten nicht unterschreitet.To reduce the volume of the tumbler and to use simple electronic or electrical components, the energy storage is a capacitor whose capacity is designed so that, taking into account an exponential behavior of the voltage across the capacitor as a function of the time during the discharge, the Value of this voltage does not fall below the quotient of current at higher energy demand and resistance of the electromagnet.
Vorzugsweise ist der Feldbus ein AS-i Bus zur Verwendung des zertifizierten Standards AS-i Safety at Work.The fieldbus is preferably an AS-i bus for use of the certified standard AS-i Safety at Work.
Bevorzugt wird der Elektromagnet periodisch durch die Ansteuerung in die zwei Zustände gesteuert, was eine einfache Steuerung ermöglicht, die ohne Verwendung komplexer Bauelemente in einem kleinen Volumen realisiert werden kann.Preferably, the electromagnet is controlled periodically by the driving in the two states, which allows a simple control that can be realized without using complex components in a small volume.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings.
In
Der Elektromagnet
Aus der Leitung des Feldbusses, der vorzugsweise ein AS-i Bus ist, wird ein Schaltregler
Die (Konstant-)Stromquelle
Die Ansteuerung
Beispielsweise wird für die Halteabschnitte mit niedrigem Energiebedarf auf einen Strom von etwa 180 mA gesteuert, während die Konstantstromquelle einen Strom von etwa 250 mA liefert.For example, for the low energy holding portions, a current of about 180 mA is controlled, while the constant current source provides a current of about 250 mA.
Für die Anzugsabschnitte des Elektromagneten
Bei dem in
In
Claims (6)
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Legal Events
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R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120211 |