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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsgerät gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen dienen zum Ansteuern und vor allem sicheren Abschalten elektrischer Verbraucher, insbesondere elektrischer Werkzeugmaschinen, wie Pressen, Bohrmaschinen, Schneidemaschinen oder dergleichen. Zur Ansteuerung des Verbrauchers bzw. zur Ansteuerung eines Relais des Verbrauchers dient ein Sicherheitsgerät, an welches ein Not-Halt Taster angeschlossen ist. Eine solche Vorrichtung ist in der Abbildung 1 dargestellt. Bei größeren Maschinen oder Maschinenanlagen wird nicht nur ein sondern eine Reihenschaltung von Not-Halt-Tastern an das Sicherheitsgerät angeschlossen. Wird während des Betriebs des elektrischen Verbrauchers einer der Not-Halt-Taster betätigt, die üblicherweise an verschiedenen von der Bedienperson oder von Dritten leicht zugänglichen Positionen an der Maschine angeordnet sind, so schaltet das Sicherheitsgerät die Maschine ab oder bringt sie in einen für das Bedienpersonal ungefährlichen Zustand. Ein erneutes Einschalten der Maschine ist üblicherweise erst nach Rücksetzen des Not-Halt-Tasters und nach Betätigen einer Quittier-Taste an dem Sicherheitsgerät wieder möglich. Eine solche Reihenschaltung ist in der Abbildung 2 dargestellt.
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Bei großen Maschinen oder Anlagen, bei denen eine Vielzahl von Not-Halt-Tastern räumlich verteilt angeordnet und in Reihe zu dem Sicherheitsgerät geschaltet sind, ist unter Umständen nicht sofort zu erkennen, welcher Not-Halt-Taster betätigt wurde und für den weiteren Betrieb der Maschine oder Anlage zurückgesetzt werden muss. Außerdem kann es sein, dass durch die große Ausdehnung der Anlage, wie z. B. in der Papier- oder Wellpappen-Produktion eine so große Reihenschaltung gebildet werden muss, dass die Signale von dem Sicherheitsgerät nicht mehr einwandfrei erkannt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsgerät zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, mehrere gleichartige Geräte mit jeweils mindestens einem sicheren Eingang für den Anschluss eines Not-Halt Tasters und einem sicheren Ausgang zum Ansteuern eines elektrischen Verbrauchers derart zusammen zu schalten, dass beim Betätigen eines Not-Halt Tasters an einem dieser Sicherheitsgeräten alle Sicherheitsgeräte ihre an ihnen angeschlossen Verbraucher sicher abschalten.
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Des weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine optische Anzeige oder ein elektrisches Signal erkennen zu geben, ob die Abschaltung durch den an ihr angeschlossenen Not-Halt Taster oder durch eine der anderen Sicherheitsgeräte des Verbundes verursacht wurde.
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Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitsgerät gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Prinzipschaltbild ist in 3 dargestellt.
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Danach weist das erfindungsgemäße Sicherheitsgerät gegenüber des eingangsbeschriebenen und in 1 dargestellten Sicherheitsgerätes zwei zusätzliche Ausgänge 1 und 2 für zwei elektrische Schaltsignale zum Ansteuern und vor allem sicheren Abschalten eines gleichartiges Sicherheitsgerätes auf. Es weist ebenfalls zwei zusätzliche Eingänge 3 und 4 auf, um diese davor genannten zwei elektrischen Schaltsignale von einem gleichartigen Sicherheitsgerät zu erkennen und auszuwerten. Es ist für eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung selbstverständlich, dass es die Ausgangssignale 1, 2 dauernd selbst auch wieder einliest (entweder durch zusätzliche Eingangsklemmen oder intern) um einen Kurzschluss mit anderen Signalen oder Potentialen zu erkennen.
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Das in 3 dargestellte erfindungsgemäße Sicherheitsgerät wird in jede einzelne Maschine oder in jedes einzelne Maschinenteil eines zusammengehörigen Maschinenkomplexes angebracht
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Die erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräte werden in einer Ringschaltung so zusammengeschaltet, dass immer das Ausgangsignal 1 von einem Sicherheitsgerät an den Eingang 3 des nachfolgenden Sicherheitsgerätes und das Ausgangsignal 2 von einem Sicherheitsgerät an den Eingang 4 des nachfolgenden Sicherheitsgerätes geführt werden.
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Im Beispiel 4 ist das Zusammenschalten in einer Ringschaltung mehrerer gleichartigen und erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten für die Ansteuerung mehreren Maschinen dargestellt.
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Diese erfindungsgemäße Ringschaltung von erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten besitzt den Vorteil, dass sie mit zwei einfachen plus-schaltenden Halbleiterausgängen 1, 2 und vier einfachen digitalen Eingängen (3, 4 und die Kontrolle von 1, 2) zu realisieren ist.
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Dieses erfindungsgemäße Sicherheitsgerät besitzt ebenfalls den Vorteil, dass ein Maschinenteil zuerst komplett als selbständiges Teil inklusiv seines Sicherheitsgerätes zusammengebaut und geprüft werden kann, ohne dass später beim Einfügen in den kompletten Maschinenkomplex wieder Änderungen vorgenommen werden müssen.
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Diese erfindungsgemäße Ringschaltung von erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten besitzt ebenfalls den Vorteil, dass sehr einfache Maschinenteile inklusiv ihrer Not-Halt-Vorrichtungen in einen bestehenden Maschinenkomplex eingefügt oder herausgenommen werden können.
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Diese erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräte besitzen ebenfalls den Vorteil, dass, sie durch die Erkennung von zwei Abschaltbedingungen (das Betätigen des angeschlossenen Not-Halt-Tasters und den Abschaltbefehl an den Eingängen 3 und 4) diese Abschaltursache auch differenziert anzeigen können oder an eine Diagnoseschnittstelle weiter geben können, so dass klar zu erkennen ist, an welchem Sicherheitsgerät die Ursache der Abschaltung liegt.
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Diese erfindungsgemäße Ringschaltung von erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten besitzt ebenfalls den Vorteil, dass nicht wie bei einem üblichen Zusammenschalten von Sicherheitsgeräten eine Verknüpfung nur in einer Richtung von einem Sicherheitsgerät bis zum letzten Sicherheitsgerät der Verknüpfungskette verlauft, und so eventuell nicht die davor stehenden Maschinenteile abgeschaltet werden können, sondern sie umfasst immer alle im Ring beteiligten erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten, egal an welcher Stelle sie stehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Sicherheitsgerätes (hier eine Not-Aus-Schaltung) gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Darstellung einer Not-Aus-Schaltung nach dem Stand der Technik für ein Maschinenkomplex bestehenden aus 3 Maschinenteilen
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3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsgerätes
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4 eine schematische Darstellung der Zusammenschaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten für ein Maschinenkomplex bestehenden aus 3 Maschinenteilen.
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5 eine Darstellung der Reihenfolge der für eine erfindungsgemäßen Ringschaltung erforderlichen Ausgangssignalen 1, 2 bei den verschiedenen Schaltvorgängen der Sicherheitsgeräten.
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In 3 ist ein erfindungsgemäßes Sicherheitsgerät in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet. Das Sicherheitsgerät 5 weist eine hier nur schematisch angedeutete sichere Auswerte- und Steuereinheit 6 auf. Die Auswerte- und Steuereinheit 6 ist aus an sich bekannten Bauelementen aufgebaut, wie sie beispielsweise in Sicherheitsgeräten des Typs ”SAFEMASTER C” der Anmelderin verwendet werden. Die Aufgabe der Auswerte- und Steuereinheit 6 besteht darin, eingangsseitig zugeführte Schaltsignale fehlersicher auszuwerten und entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen. Die Auswerte- und Steuereinheit 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweikanalig aufgebaut. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Auswerte- und Steuereinheit möglich.
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Das Sicherheitsgerät 5 besitzt ferner Schaltelemente für die zwei Ausgangssignale 1, 2, die von der Auswerte- und Steuereinheit 6 gesteuert werden. Bei diesen Schaltelementen handelt es sich im einfachsten Fall um jeweils einen Transistor, dessen Basis das Steuersignal empfängt und an dessen Emitter ein Ausgangssignal abgegriffen wird, wobei das Ausgangssignal von dem Schaltelement auf zwei unterschiedliche Potentiale schaltbar ist.
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Die von den Sicherheitsnormen geforderte hohe Sicherheitskategorie wird dadurch erreicht, dass erstens die Auswerte- und Steuereinheit 6 über eine Rückführung die zwei von ihr angesteuerten Ausgangssignalen 1, 2 überprüft und so Kurzschlüsse erkennen kann.
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Das Sicherheitsgerät 19 besitzt ferner Auswerteelemente für die an seinen Eingängen 3, 4 ankommenden Ausgangssignalen 1, 2 von einem anderen gleichartigen erfindungsgemäßen Sicherheitsgerät.
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Das Sicherheitsgerät 5 hat die Aufgabe, die Arbeitskontakte seiner Sicherheitsrelais nur dann zu schließen, und dieser Schließbefehl an das nächste Sicherheitsgerät im Ring weiter zu geben, wenn bei allen Sicherheitsgeräten der Ringschaltung alle angeschlossene Not-Halt-Taster entriegelt sind und ein Startsignal eines an den dafür vorgesehenen Eingangsklemmen angeschlossenen Starttaster anliegt, oder an seinen Eingängen 3, 4 ein Startbefehl von dem in der Ringschaltung davor gelegenen Sicherheitsgerät erkannt wird.
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Das Sicherheitsgerät 5 hat ebenfalls die Ausgabe, die Arbeitskontakte seiner Sicherheitsrelais sofort zu öffnen und dieser Abschaltbefehl an das nächste Sicherheitsgerät im Ring weiter zu geben, sobald der an seinen Eingangsklemmen angeschlossen Not-Halt-Taster betätigt wird, oder sobald es an seinen Eingängen 3 und 4 einen Abschaltbefehl oder eine falsche Signalkombination von dem davor geschalteten Sicherheitsgerät erkennt.
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Diese Aufgaben werden durch die hier unten folgenden nummerierten Aufgabenlösungsbedingungen beschrieben.
- 1. Alle erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräte werden mit ihren Ausgängen 1 und 2 in eine Ringschaltung zusammen- geschaltet, so dass immer der Ausgang 1 des einen Gerätes an den Eingang 3 des nächsten und der Ausgang 2 des einen Gerätes an den Eingang 4 des nächsten geschaltet werden, bis die Ausgänge 1 und 2 des letzten Gerätes wieder an die Eingänge 3 und 4 des ersten geführt sind.
- 2. Alle erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräte arbeiten immer in dem so genannten Handstart-Betrieb; das heißt, dass sie nur ihre Sicherheitskontakte schließen nachdem die Entriegelung aller im System vorhandenen Not-Halt-Taster durch die Betätigung eines Starttasters der an einem der erfindungsgemäßen Sicherheitsgeräten angeschlossen ist, quittiert wurde.
- 3. Beim Betätigen des Not-Halt-Tasters oder beim Erkennen eines Fehlers bei einem bestimmungsgemäßen Sicherheitsgerät werden seine Sicherheitsausgänge sofort deaktiviert und seine Ausgänge 1 und 2 ebenfalls sofort deaktiviert und deaktiviert gelassen, bis alle Fehler an allen im Ring vorhandenen Sicherheitsgeräten behoben sind und ein ordnungsgemäßer Startzyklus erfolgen kann.
- 4. Beim Betätigen des Starttasters an einem erfindungsgemäßen Sicherheitsgerät, an dem die Sicherheitsrelais abgefallen sind, der Not-Halt-Taster entriegelt ist, beide Eingangsignale 3 und 4 deaktiviert sind und sonst kein Fehler vorhanden ist, gibt das Sicherheitsgerät ein Startbefehl an die weiteren im Ring vorhandenen Sicherheitsgeräte in dem dieses Sicherheitsgerät zuerst den Ausgang 1 aktiviert und eine bestimmte maximale Zeit wartet, bis an seinem Eingang 3 das aktivierte Signal des Ausgang 1 zurückkommt. Ist dies ordnungsgemäß erfolgt, aktiviert es zusätzlich den Ausgang 2 und wartet ebenfalls bis dieses Signal innerhalb einer bestimmten maximalen Zeit an seinem Eingang 4 zurückkommt. Wird in diesem Signalzyklus der Not-Halt-Taster betätigt oder das am Eingang 3 zurückgekommene aktivierte Signal ist wieder abgefallen, oder eines der zwei Signale ist nicht in der gewünschten maximalen Zeit zurückgekommen, werden beide Ausgänge 1 und 2 wieder deaktiviert.
- 5. Ein erfindungsgemäßes Sicherheitsgerät, an dem die Sicherheitsrelais abgefallen sind, der Not-Halt-Taster entriegelt ist, beide Eingangsignale 3 und 4 deaktiviert sind und sonst kein Fehler vorhanden ist, gibt ein an seinem Eingang 3 aktiviertes Signal an seinem Ausgang 1 als aktiviertes Signal weiter und wartet eine bestimmte maximale Zeit, bis an seinem Eingang 4 auch ein aktiviertes Signal zurückkommt. Ist dies ordnungsgemäß erfolgt, aktiviert es zusätzlich den Ausgang 2, wird in diesem Signalzyklus der Not-Halt-Taster betätigt oder das am Eingang 3 aktivierte Signal ist wieder abgefallen oder das am Eingang 4 erwartete Signal ist nicht in der gewünschten maximalen Zeit gekommen, wird der Ausgang 1 wieder deaktiviert.
- 6. Ist an einem erfindungsgemäßen Sicherheitsgerät einer der unter Punkt 4 und 5 beschriebenen Startzyklen ordnungsgemäß abgelaufen, aktiviert es seine Sicherheitsrelais und taktet seine Ausgänge 1 und 2 abwechselnd in der Reihenfolge: Ausgang 1 deaktiviert, beide aktiviert, Ausgang 2 deaktiviert, beide aktiviert, solange wie an seinen Eingängen 3 und 4 die Signale auch in derselben Reihenfolge abwechselnd takten und der Not-Halt-Taster nicht betätigt wird oder sonst ein Fehler auftritt.
