DE102013011433A1 - Vorrichtung zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung sowie Sicherheitsschalter mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung sowie Sicherheitsschalter mit einer solchen Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung (30), mit der ein vorgebbarer Zustand einer Einrichtung (2), insbesondere der geschlossene Zustand einer Schutzeinrichtung einer Maschine (4) oder dergleichen, arretierbar ist, wobei die Vorrichtung (1) einen ersten Eingang (36) aufweist, an dem ein erstes Steuersignal einer übergeordneten Steuerung (20), insbesondere einer speicherprogrammierbaren Maschinensteuerung, anlegbar ist, und die Vorrichtung (1) einen zweiten Eingang (38) aufweist, an dem ein zweites Steuersignal der Steuerung (20) anlegbar ist, und die Vorrichtung (1) die Zuhalteeinrichtung (30) aus Sicherheitsgründen nur ansteuert, wenn an beiden Eingängen (36, 38) ein vorgegebener Signalpegel anliegt, nämlich entweder ein erster unterer Signalpegel, insbesondere ein Massepegel, oder ein zweiter oberer Signalpegel, insbesondere ein Betriebsspannungspegel, und wobei die Vorrichtung (1) an mindestens einem der beiden Eingänge (36, 38) einen Ruhesignalpegel bereitstellt, der zwischen dem ersten Signalpegel und dem zweiten Signalpegel liegt, und dadurch für die Vorrichtung (1) aufgrund einer Abweichung von diesem Ruhesignalpegel detektierbar ist, ob ein Steuersignal der Steuerung (20) anliegt, unabhängig davon, ob die Steuerung als Steuersignal den ersten Signalpegel oder den zweiten Signalpegel bereitstellt, sowie einen Sicherheitsschalter (10) mit einer solchen Vorrichtung (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung, mit der ein vorgebbarer Zustand einer Einrichtung, insbesondere der geschlossene Zustand einer Schutzeinrichtung einer Maschine oder dergleichen, arretierbar ist, sowie einen Sicherheitsschalter mit einer solchen Vorrichtung.
  • Sicherheitsschalter werden beispielsweise zum Überwachen des Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine eingesetzt, etwa zum Überwachen des geschlossenen Zustandes einer Schutztür eines Schutzraumes für eine Werkzeugmaschine oder einen Industrieroboter. Im geschlossenen Zustand der Schutzeinrichtung kann der Sicherheitsschalter ein Freigabesignal für den Betrieb der Maschine bereitstellen. Beim Öffnen der Schutzeinrichtung unterbricht der Sicherheitsschalter zwangsgeführt, beispielsweise mittels eines durch Formschluss zu betätigenden elektrischen Kontaktpaares oder mittels eines elektronischen Schaltelements, einen oder mehrere Stromkreise. Das Freigabesignal wird daraufhin nicht mehr bereitgestellt. Die zugehörige Maschine kann daraufhin in einen sicheren Betriebszustand überführt werden, beispielsweise abgeschaltet werden, oder das Einschalten der Maschine kann verhindert werden.
  • In einigen Anwendungsfällen ist es erforderlich, dass der geschlossene Zustand der Schutzeinrichtung lösbar arretierbar ist, beispielsweise wenn in einem Betriebszustand der Maschine verhindert werden soll, dass die Schutzeinrichtung geöffnet werden kann; erst nach Stillstand der Maschine wird die Arretierung aufgehoben und die Schutzeinrichtung kann geöffnet werden.
  • Bei Sicherheitsschaltern mit mechanischen Betätigern erfolgt eine solche Arretierung oder Zuhaltung durch Arretieren des mechanischen Betätigers in seinem in einen Schalterkopf des Sicherheitsschalters eingeführten Zustand, wie aus der DE 43 28 297 C1 bekannt. Aus der DE 101 46 828 A1 ist für einen Sicherheitsschalter mit einem elektronischen Betätiger eine Magnetkraftzuhaltung bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. einen zugehörigen Sicherheitsschalter bereitzustellen, die weiter verbesserte Gebrauchseigenschaften aufweisen. In einer Ausführungsart soll die Vorrichtung vielseitig einsetzbar sein und gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten.
  • In einer Ausführungsart der Erfindung ist das Problem durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung und durch den im nebengeordneten Anspruch bestimmten Sicherheitsschalter gelöst. Weitere Ausführungsarten sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bestimmt.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung, mit der ein vorgebbarer Zustand einer Einrichtung, insbesondere der geschlossene Zustand einer Schutzeinrichtung einer Maschine oder dergleichen, arretierbar ist, einen ersten Eingang auf, an dem ein erstes Steuersignal einer übergeordneten Steuerung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Maschinensteuerung, anlegbar ist. Die Vorrichtung weist außerdem einen zweiten Eingang auf, an dem ein zweites Steuersignal der Steuerung anlegbar ist. Die beiden Steuersignale können eine Redundanz bilden, das heißt die beiden Steuersignale der Steuerung sind redundant und werden über die beiden Eingänge zweikanalig an der Vorrichtung angelegt. Die Vorrichtung steuert die Zuhalteeinrichtung nur dann an, wenn an beiden Eingängen ein vorgegebener Signalpegel anliegt. Dabei kann es sich entweder um einen ersten unteren Signalpegel handeln, insbesondere um einen Massepegel, oder um einen zweiten oberen Signalpegel, insbesondere einen Betriebsspannungspegel. Die Ansteuerung der Zuhalteeinrichtung kann auch erfolgen, wenn an den Eingängen ein vorgegebener Signalpegel unterschritten wird oder überschritten wird, beispielsweise wenn ein Signalpegel anliegt, der weniger als 5% des Betriebsspannungspegels oder eines anderen Bezugspegels beträgt, oder wenn ein Signalpegel anliegt, der mehr als 95% des Betriebsspannungspegels oder eines anderen Bezugspegels beträgt.
  • Erfindungsgemäße Vorrichtung werden häufig in Maschinenumgebungen mit unterschiedlichen Maschinensteuerungen eingesetzt, die ihrerseits unterschiedliche Signalpegel bereitstellen. So sind beispielsweise Maschinensteuerungen denkbar, in denen beide Steuersignale der Steuerung nach einem hohen elektrischen Potential schalten, oder in denen beide Steuersignale der Steuerung nach einem tiefen elektrischen Potential schalten, oder in denen eines der Steuersignale der Steuerung nach einem hohen elektrischen Potential schaltet und ein anderes Steuersignal der Steuerung nach einem tiefen elektrischen Potential schaltet.
  • Um mit diesen unterschiedlichen Steuerungen und den zugehörigen Steuersignalen zusammenarbeiten zu können, muss eine gattungsgemäße Vorrichtung nach dem Stand der Technik an die jeweils vorliegenden Gegebenheiten, insbesondere an den Signalpegel der Steuersignale der Steuerung, angepasst werden. Dies erfordert entweder die Vorhaltung unterschiedlich ausgestalteter Vorrichtungen, oder die Vorrichtung muss eine Vielzahl von Eingängen aufweisen, die jeweils unterschiedlich spezifiziert sind je nachdem, ob sie ein nach plus schaltendes Eingangssignal erfordern oder ein nach minus oder nach Masse schaltendes Eingangssignal. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, beispielsweise mit Hilfe von Wahlschaltern an der Vorrichtung die Vorrichtung entsprechend den jeweils vorliegenden Gegebenheiten zu konfigurieren. Alle diese Lösungsmöglichkeiten erfordern einen erhöhten Aufwand bei der Konzeption, Herstellung, Lagerung, Konfiguration und/oder Montage.
  • In einer Ausführungsart der Erfindung stellt die Vorrichtung an mindestens einem der beiden Eingänge einen Ruhesignalpegel bereit, der zwischen dem ersten Signalpegel und dem zweiten Signalpegel liegt. Dadurch ist für die Vorrichtung aufgrund einer Abweichung von diesem Ruhesignalpegel detektierbar, ob ein Steuersignal der Steuerung anliegt, unabhängig davon, ob die Steuerung als Steuersignal den ersten Signalpegel oder den zweiten Signalpegel bereitstellt. Ein derartiger Eingang ist universell beschaltbar, unabhängig davon, ob die Steuerung ein nach plus schaltendes oder ein nach minus oder nach Masse schaltendes Steuersignal bereitstellt.
  • Es sind Ausführungsarten der Erfindung möglich, in denen an beiden Eingängen oder an allen Eingängen der Vorrichtung ein Ruhesignalpegel bereitgestellt wird, so dass an beiden bzw. allen Eingängen durch eine Abweichung von dem Ruhesignalpegel detektierbar ist, ob ein Steuersignal der Steuerung anliegt, unabhängig vom Signalpegel des Steuersignals. Der Ruhesignalpegel kann auch bei mehreren oder allen Eingängen identisch sein, beispielsweise zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60% und vorzugsweise etwa mittig zwischen dem Massepotential und dem Betriebsspannungspotential der Vorrichtung liegen.
  • In einer besonderen Ausführungsart kann aber auch mindestens einer der Eingänge der Vorrichtung abweichend ausgebildet sein, insbesondere entweder nur mit einem nach einem hohen elektrischen Potential schaltenden Steuersignal aktivierbar sein oder nur mit einem nach einem tiefen elektrischen Potential oder nach Masse schaltenden Steuersignal der Steuerung aktivierbar sein. Eine solche Ausführungsart kann in bestimmten Konstellationen eine erhöhte Sicherheit bereitstellen, insbesondere gegenüber einer bestimmten Fehlerkategorie, beispielsweise den sogenannten Common-Cause-Fehlern, die eine gemeinsame Fehlerursache aufweisen.
  • In einer Ausführungsart wird die Zuhaltekraft magnetisch aufgebracht, insbesondere kann die Zuhalteeinrichtung einen Elektromagneten aufweisen, mit dem entweder die Zuhaltekraft aufgebracht wird oder eine durch einen Permanentmagneten erzeugte Zuhaltekraft so weit geschwächt wird, dass die Zuhaltung nicht mehr aktiv ist. Sofern der Elektromagnet die Zuhaltekraft aufbringt, kann durch die Ansteuerung der Zuhalteeinrichtung eine Bestromung des Elektromagneten erfolgen. Alternativ hierzu kann die Zuhalteeinrichtung auch eine mechanische Zuhaltung aufweisen, beispielsweise durch einen motorisch antreibbaren Riegel. In diesem Fall kann die Vorrichtung den Motor ansteuern.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung mindestens einen Mikrocontroller auf, vorzugsweise weist die Vorrichtung für jeden Eingang einen separaten Mikrocontroller auf. Durch diese zwei- oder mehrkanalige Ausführung weist die Vorrichtung eine erhöhte Betriebssicherheit auf. Die Vorrichtung kann eine zwischen dem Eingang der Vorrichtung und einem Eingang des Mikrocontrollers angeordnete Vorschalteinrichtung aufweisen, die den Ruhesignalpegel am Eingang der Vorrichtung bereitstellt. Die Vorschalteinrichtung kann grundsätzlich auch monolithisch integriert sein, insbesondere mit dem Mikrocontroller integriert sein, allerdings ist es für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft, wenn die Vorschalteinrichtung von dem Mikrocontroller baulich getrennt ist, beispielsweise auf einer Platine angeordnet ist, auf der auch der Mikrocontroller angeordnet sein kann. Die Vorschalteinrichtung kann zwischen der Betriebsspannung und der Masse der Vorrichtung geschaltet sein.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung einen Spannungsteiler auf, der den Ruhesignalpegel der Vorrichtung bereitstellt. In einer Ausführungsart ist der Spannungsteiler durch Widerstände gebildet, die zwischen Betriebsspannung und Masse geschaltet sind. Das Widerstandsverhältnis kann beispielsweise zwischen 3:1 und 1:3 liegen, insbesondere zwischen 2:1 und 1:2 und vorzugsweise bei etwa 1:1. Dadurch ist ein größtmöglicher Abstand zwischen dem Ruhesignalpegel und einem nach Plus oder Masse schaltenden Steuersignal gewährleistet.
  • In einer Ausführungsart weist mindestens einer der beiden Eingänge der Vorrichtung einen Eingangswiderstand von weniger als 10 kOhm auf, insbesondere weniger als 5 kOhm und vorzugsweise weniger als 2 kOhm.
  • Dieser Eingangswiderstand gilt vorzugsweise sowohl zwischen dem Eingang und einem Betriebsspannungsanschluss als auch zwischen dem Eingang und einem Masseanschluss der Vorrichtung. Durch den geringen Eingangswiderstand ist sichergestellt, dass Signalüberlagerungen aufgrund von beispielsweise gerade im Umfeld von Produktionsmaschinen auftretenden elektromagnetischen Störungen nicht relevant sind, sondern durch den niederohmigen Eingangswiderstand abgeleitet werden.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung einen weiteren Spannungsteiler auf, der den am Eingang der Vorrichtung anliegenden Signalpegel teilt. Der Teileranschluss des weiteren Spannungsteilers ist mit einem Analogeingang eines Mikrocontrollers der Vorrichtung verbunden. Dadurch ist es möglich, auch bei einem vergleichsweise hohen Signalpegel des Steuersignals der Steuerung eine zuverlässige Ansteuerung der demgegenüber nur einen geringen Signalpegel aufweisenden Analogeingänge des Mikrocontrollers bereitzustellen. So betragen beispielsweise die Signalpegel der Steuerung 0 V oder 24 V, wohingegen der Analogeingang eines Mikrocontrollers beispielsweise maximal 5 V verarbeiten kann. Durch den weiteren Spannungsteiler, der vorzugsweise durch Widerstände gebildet ist, ist eine einfache Anpassung der Signalpegel der Steuerung einerseits an die Signalpegel des Mikrocontroller andererseits möglich.
  • In einer Ausführungsart weist der weitere Spannungsteiler am Teileranschluss ein Teilungsverhältnis von weniger als 1:3 auf, insbesondere weniger als 1:5 und vorzugsweise weniger als 1:10. Insgesamt ist der Widerstand des weiteren Spannungsteilers vergleichsweise hoch und beträgt beispielsweise mehr als 10 kOhm, insbesondere mehr als 12 kOhm und vorzugsweise mehr als 15 kOhm.
  • In einer Ausführungsart steuert die Vorrichtung die Zuhalteeinrichtung über ein erstes Signal an, wenn am ersten Eingang der vorgegebene Signalpegel anliegt. Die Vorrichtung steuert die Zuhalteeinrichtung über ein zweites Ausgangssignal an, wenn am zweiten Eingang der vorgegebene Signalpegel anliegt. Dies bedeutet, dass die Zuhalteeinrichtung zweikanalig angesteuert wird und durch eine logische UND-Verknüpfung der beiden Ausgangssignale die Zuhaltung nur dann aktivierbar ist, wenn beide Ausgangssignale anliegen.
  • In einer Ausführungsart steuert mindestens eines der beiden Ausgangssignale ein Schaltelement zum Durchschalten der elektrischen Energieversorgung der Zuhalteeinrichtung an. Vorzugsweise schalten beide Ausgangssignale jeweils ein Schaltelement an, wobei die beiden Schaltelemente in einer der beiden Energieversorgungsleitungen der Zuhalteeinrichtung in Reihe geschaltet sein können. Alternativ hierzu kann auch jeweils ein Schaltelement in der Masseverbindung und der Betriebsspannungsverbindung der Zuhalteeinrichtung geschaltet sein. Als Schaltelement können beispielsweise MOS-FET Bauelemente eingesetzt werden, die bei annähernd leistungsloser Ansteuerung auch große Ströme mit geringem Innenwiderstand schalten können. Jedem Schaltelement kann eine Rückleseleitung zugeordnet sein, mittels welcher die Vorrichtung, insbesondere der zugehörige Mikrocontroller, der das Schaltelement ansteuert, ermitteln kann, ob das Schaltelement tatsächlich funktionsfähig ist, insbesondere durchschalten kann und/oder die Verbindung unterbrechen kann.
  • In einer Ausführungsart steuert eines der beiden Ausgangssignale, insbesondere nur eines der beiden Ausgangssignale, die Zuhalteeinrichtung pulsförmig an. Dadurch kann die Einschaltdauer der Zuhalteeinrichtung begrenzt werden. Dies erlaubt beispielsweise bei einer magnetischen Zuhaltung einen energiesparenden Betrieb. Außerdem ist es dadurch möglich, mit einer vergleichsweise kleinen Bauform hohe Zuhaltekräfte zu realisieren. Weiterhin kann die Erwärmung der Zuhalteeinrichtung aufgrund der elektrischen Verlustleistung reduziert werden.
  • In einer Ausführungsart ist das Tastverhältnis der pulsförmigen Ansteuerung von der Höhe der Versorgungsspannung abhängig. Vorzugsweise ermittelt die Vorrichtung die Höhe der Versorgungsspannung und passt das Tastverhältnis an die ermittelte Versorgungsspannung an. Dadurch kann das Tastverhältnis optimiert werden, weil die Vorrichtung beispielsweise bei einer abfallenden Versorgungsspannung automatisch das Tastverhältnis erhöht, um den sicheren Betrieb der Zuhalteeinrichtung zu gewährleisten.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Sicherheitsschalter zum Signalisieren eines vorgebbaren Zustandes einer Einrichtung, insbesondere des geschlossenen Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine oder dergleichen, mit einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben. Der Sicherheitsschalter weist einen an dem einen Teil der Einrichtung, vorzugsweise dem die Eingriffseinrichtung aufweisenden ersten und insbesondere beweglichen Teil der Einrichtung, festlegbaren Betätiger auf, der vorzugsweise kontaktlos in Wirkverbindung mit einem an dem anderen Teil der Einrichtung, insbesondere an dem zweiten und insbesondere feststehenden Teil der Einrichtung, festlegbaren Lesekopf bringbar ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtanordnung einer Einrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 zeigt eine gegenüber der 1 vergrößerte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschalters im geschlossenen Zustand der Einrichtung,
  • 3 zeigt ein schematisiertes Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, und
  • 4 zeigt eine Vorschalteinrichtung der Vorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Gesamtanordnung einer Einrichtung 2, im Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung einer Maschine 4, bei der es sich beispielsweise um eine Werkzeugmaschine oder einen Schweißroboter handeln kann. Die Einrichtung 2 schützt beispielsweise das Bedienpersonal vor einer Gefährdung durch die im Betrieb befindliche Maschine 4. Die Einrichtung 2 weist ein vorzugsweise feststehendes erstes Teil 6 auf, beispielsweise einen Rahmen für die Einrichtung 2. Das erste Teil 6 weist eine Öffnung 8 auf, die durch ein zweites Teil 12 der Einrichtung 4 schließbar ist, beispielsweise durch eine Schutztür, die entsprechend dem Doppelpfeil 14 gegenüber dem ersten Teil 6 bewegbar ist. An der Einrichtung 2 ist ein Sicherheitsschalter 10 angebracht, der ein vorzugsweise am feststehenden ersten Teil 6 angeordnetes Schalterelement 16 und einen vorzugsweise am beweglichen zweiten Teil 12 angeordneten Betätiger 18 umfasst.
  • Die 2 zeigt eine gegenüber der 1 vergrößerte schematische Darstellung des Sicherheitsschalters 10 im geschlossenen Zustand der Einrichtung 2. Der Sicherheitsschalter 10 weist im Schalterelement 16 einen Lesekopf 22 auf und im Betätiger 18 einen mit dem Lesekopf 22 im geschlossenen Zustand der Einrichtung 2 kontaktlos in Wirkverbindung bringbaren Schaltkreis 24, bei dem es sich beispielsweise um einen sogenannten Radio Frequency Identification Tag (RFID) handeln kann. Das Schalterelement 16 ist über eine Signalleitung 26 mit einer übergeordneten Steuerung 20 verbunden, bei der es sich um eine speicherprogrammierbare Steuerung 20 für die Maschine 4 handeln kann.
  • Der Sicherheitsschalter 10 weist, im Ausführungsbeispiel in Baueinheit mit dem Schalterelement 16, eine Vorrichtung 1 zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung 30 auf, mit welcher der geschlossene Zustand der Einrichtung 2 arretierbar ist. Im Ausführungsbeispiel weist die Zuhalteeinrichtung 30 einen Elektromagneten 32 auf, der beim Bestromen die an dem Betätiger 18 festgelegte Ankerplatte 34 anzieht und damit den Betätiger 18 und mithin das zweite Teil 12 der Einrichtung 2 im geschlossenen Zustand arretiert. Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, in denen durch das Bestromen des Elektromagneten 32 die Zuhaltung aufgehoben ist, beispielsweise indem eine mechanische Verriegelung deaktiviert wird oder die zuhaltende Wirkung eines Permanentmagneten aufgehoben wird.
  • Die Vorrichtung 1 weist einen ersten Eingang 36 und einen zweiten Eingang 38 auf. Über eine erste Steuerleitung 42 ist ein erstes Steuersignal der Steuerung 20 an dem ersten Eingang 36 der Vorrichtung 1 anlegbar. Über eine zweite Steuerleitung 44 ist ein zweites Steuersignal an dem zweiten Eingang 38 anlegbar. Die Ansteuerung der Vorrichtung 1 durch die übergeordnete Steuerung 20 kann allein aus Sicherheitsgründen redundant zweikanalig erfolgen.
  • Die Vorrichtung 1 weist einen ersten Ausgang 46 und einen zweiten Ausgang 48 auf, und über zugehörige Verbindungsleitungen ist der Elektromagnet 32 von der Vorrichtung 1 ansteuerbar. Die Ansteuerung des Elektromagneten 32 durch die Vorrichtung 1 kann allein aus Sicherheitsgründen redundant zweikanalig erfolgen.
  • Die 3 zeigt ein schematisiertes Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist einen ersten Mikrocontroller 52 auf und redundant hierzu einen zweiten Mikrocontroller 54. Beide Mikrocontroller 52, 54 weisen jeweils einen Eingangsanschluss 37, 39 und jeweils einen Ausgangsanschluss 47, 49 auf. Die Ausgangsanschlüsse 47, 49 steuern jeweils ein Schaltelement 56, 58, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel jeweils um einen MOS-FET handelt. Die Mikrocontroller 52, 54 und die Schaltelemente 47, 49 können im Wesentlichen, insbesondere hinsichtlich der Hardware, identisch ausgebildet sein.
  • Die beiden Schaltelemente 56, 58 sind in Serie in der Masseleitung der Wicklung 62 des Elektromagneten 32 geschaltet, wobei der andere Anschluss der Wicklung 62 fest mit der Betriebsspannung UB verbunden ist. Mit dem den Schaltelementen 56, 58 zugewandten Anschluss der Wicklung 62 ist jeweils eine Rückleseleitung 64, 66 verbunden, die an jeweils einem zugehörigen Eingang 72, 74 der Vorrichtung 1 bzw. der Mikrocontroller 52, 54 angeschlossen sind. Über diese Rückleseleitungen 64, 66 können die Mikrocontroller 52, 54 ermitteln, ob die Schaltelemente 56, 58 funktionstüchtig sind.
  • Der erste Mikrocontroller 52 schaltet das erste Schaltelement 56 nur pulsförmig durch, um dadurch die Einschaltdauer und damit die insbesondere thermische Belastung der Wicklung 62 des Elektromagneten 32 zu reduzieren. Das Tastverhältnis kann variabel sein, beispielsweise kann das Tastverhältnis von der Vorrichtung 1 automatisch an die Versorgungsspannung der Zuhalteeinrichtung 30 angepasst werden. Im Ausführungsbeispiel ist der erste Mikrocontroller 52 über eine Verbindungsleitung 76 direkt mit dem Energieversorgungsanschluss der Wicklung 62 verbunden. Fällt die Versorgungsspannung UB, erhöht die Vorrichtung 1 das Tastverhältnis und umgekehrt.
  • Die 4 zeigt eine Vorschalteinrichtung 50, wie sie jeweils zwischen den Eingängen 36, 38 der Vorrichtung 1 und den ersten Analogeingängen 37, 39 der Mikrocontroller 52, 54 angeordnet ist. Die Vorschalteinrichtung 50 kann auch in der Vorrichtung 1 integriert sein.
  • Die Vorschalteinrichtung 50 stellt einen Ruhesignalpegel am Eingang 36, 38 bereit. Hierzu weist die Vorschalteinrichtung 50 einen aus den Widerständen R1, R2 gebildeten Spannungsteiler 60 auf, der im Ausführungsbeispiel aus zwei identischen Widerständen mit R1 = R2 = 1,5 kOhm gebildet ist. Die Vorschalteinrichtung 50 weist außerdem einen weiteren Spannungsteiler 70 auf, der durch die Widerstände R3, R4 gebildet ist, wobei im Ausführungsbeispiel R3 = 18 kOhm beträgt und R4 = 1 kOhm beträgt. Damit beträgt der Ruhesignalpegel am Teilerabgriff 68 des Spannungsteilers 60 etwas weniger als die Hälfte der Betriebsspannung UB. Bei einer Betriebsspannung von 24 V liegen am Teilerabgriff 68 etwa 11,5 V als Ruhesignalpegel an.
  • Durch den weiteren Spannungsteiler 70 liegt an dem Analogeingang 37, 39 der Mikrocontroller 52, 54 ein Ruhesignalpegel von etwa 0,6 V an. Aufgrund der Vorschalteinrichtung 50 ist es für die Mikrocontroller 52, 54 detektierbar, wenn an den Eingängen 36, 38 ein Steuersignal der Steuerung 20 anliegt, unabhängig davon, ob die Steuerung 20 als Steuersignal einen niedrigen Pegel ausgibt, insbesondere einen Massepegel ausgibt, d. h. 0 V, oder einen hohen Pegel ausgibt, insbesondere einen Betriebsspannungspegel, beispielsweise 24 V. In beiden Fällen verändert sich der Signalpegel an den Analogeingängen 37, 39 gegenüber dem Ruhesignalpegel derart signifikant, dass die Mikrocontroller 52, 54 und damit die Vorrichtung 1 detektieren kann, ob ein Steuersignal anliegt oder nicht. Dementsprechend schaltet die Vorrichtung 1 die Ausgänge 47, 49 und aktiviert damit die Schaltelemente 56, 58, mittels denen die Wicklung 62 bestromt wird und dadurch die Zuhalteeinrichtung 30 angesteuert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4328297 C1 [0004]
    • DE 10146828 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1) zum Ansteuern einer Zuhalteeinrichtung (30), mit der ein vorgebbarer Zustand einer Einrichtung (2), insbesondere der geschlossene Zustand einer Schutzeinrichtung einer Maschine (4) oder dergleichen, arretierbar ist, wobei die Vorrichtung (1) einen ersten Eingang (36) aufweist, an dem ein erstes Steuersignal einer übergeordneten Steuerung (20), insbesondere einer speicherprogrammierbaren Maschinensteuerung, anlegbar ist, und die Vorrichtung (1) einen zweiten Eingang (38) aufweist, an dem ein zweites Steuersignal der Steuerung (20) anlegbar ist, und die Vorrichtung (1) die Zuhalteeinrichtung (30) aus Sicherheitsgründen nur ansteuert, wenn an beiden Eingängen (36, 38) ein vorgegebener Signalpegel anliegt, nämlich entweder ein erster unterer Signalpegel, insbesondere ein Massepegel, oder ein zweiter oberer Signalpegel, insbesondere ein Betriebsspannungspegel, und wobei die Vorrichtung (1) an mindestens einem der beiden Eingänge (36, 38) einen Ruhesignalpegel bereitstellt, der zwischen dem ersten Signalpegel und dem zweiten Signalpegel liegt, und dadurch für die Vorrichtung (1) aufgrund einer Abweichung von diesem Ruhesignalpegel detektierbar ist, ob ein Steuersignal der Steuerung (20) anliegt, unabhängig davon, ob die Steuerung als Steuersignal den ersten Signalpegel oder den zweiten Signalpegel bereitstellt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens einen Mikrocontroller (52, 54) aufweist, vorzugsweise für jeden Eingang (36, 38) einen separaten Mikrocontroller (52, 54), und dass die Vorrichtung (1) eine zwischen dem Eingang (36, 38) der Vorrichtung (1) und einem Eingang (37, 39) des Mikrocontrollers (52, 54) angeordnete Vorschalteinrichtung (50) aufweist, die den Ruhesignalpegel am Eingang der Vorrichtung (1) bereitstellt.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Spannungsteiler (60) aufweist, der den Ruhesignalpegel der Vorrichtung (1) bereitstellt.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Eingänge (36, 38) der Vorrichtung (1) einen Eingangswiderstand von weniger als 10 kOhm aufweist, insbesondere weniger als 5 kOhm und vorzugsweise weniger als 2 kOhm, vorzugsweise sowohl zwischen dem Eingang (36, 38) und einem Betriebsspannungsanschluss als auch zwischen dem Eingang (36, 38) und einem Masseanschluss der Vorrichtung (1).
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen weiteren Spannungsteiler (70) aufweist, der den am Eingang der Vorrichtung (1) anliegenden Signalpegel teilt, und dass der Teileranschluss des weiteren Spannungsteilers mit einem Analogeingang (37, 39) eines Mikrocontrollers (52, 54) der Vorrichtung (1) verbunden ist.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Spannungsteiler (70) am Teileranschluss ein Teilungsverhältnis von weniger als 1:3 aufweist, insbesondere weniger als 1:5 und vorzugsweise weniger als 1:10.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) die Zuhalteeinrichtung (30) über ein erstes Ausgangssignal ansteuert, wenn am ersten Eingang (36) der vorgegebene Signalpegel anliegt, und dass die Vorrichtung (1) die Zuhalteeinrichtung (30) über ein zweites Ausgangssignal ansteuert, wenn am zweiten Eingang (38) der vorgegebene Signalpegel anliegt.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Ausgangssignale ein Schaltelement (56, 58) zum Durchschalten der elektrischen Energieversorgung der Zuhalteeinrichtung (30) ansteuert.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Ausgangssignale, insbesondere nur eines der Ausgangssignale, die Zuhalteeinrichtung (30) pulsförmig ansteuert und dadurch die Einschaltdauer der Zuhalteeinrichtung (30) begrenzt.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis der pulsförmigen Ansteuerung von der Höhe der Versorgungsspannung (UB) abhängig ist, insbesondere dass die Vorrichtung (1) die Höhe der Versorgungsspannung (UB) ermittelt und das Tastverhältnis an die ermittelte Versorgungsspannung (UB) anpasst.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuhalteeinrichtung (30) einen Elektromagnet (32) aufweist, mittels dem der vorgebbare Zustand der Einrichtung (2) arretierbar ist.
  12. Sicherheitsschalter (10) zum Signalisieren eines vorgebbaren Zustandes einer Einrichtung (1), insbesondere des geschlossenen Zustandes einer Schutzeinrichtung einer Maschine (2) oder dergleichen, wobei der Sicherheitsschalter (10) eine Zuhalteeinrichtung (30) aufweist, mit welcher der vorgebbare Zustand der Einrichtung (2) lösbar arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsschalter (10) eine Vorrichtung (1) zum Ansteuern der Zuhalteeinrichtung (30) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche aufweist, und dass der Sicherheitsschalter (10) einen an dem einen Teil (6) der Einrichtung (1) festlegbaren Lesekopf (22) und einen mit dem Lesekopf (22) vorzugsweise kontaktlos in Wirkverbindung bringbaren und an dem anderen Teil (12) der Einrichtung (1) festlegbaren Betätiger (18) aufweist.
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