DE102014116188A1 - System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers - Google Patents

System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers Download PDF

Info

Publication number
DE102014116188A1
DE102014116188A1 DE102014116188.2A DE102014116188A DE102014116188A1 DE 102014116188 A1 DE102014116188 A1 DE 102014116188A1 DE 102014116188 A DE102014116188 A DE 102014116188A DE 102014116188 A1 DE102014116188 A1 DE 102014116188A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
safety
switching device
signal
potential
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014116188.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Schlecht
Rüdiger Frank
Matthias Schlag
Christoph Zinser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pilz GmbH and Co KG
Original Assignee
Pilz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pilz GmbH and Co KG filed Critical Pilz GmbH and Co KG
Priority to DE102014116188.2A priority Critical patent/DE102014116188A1/de
Publication of DE102014116188A1 publication Critical patent/DE102014116188A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/144Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using light grids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048Monitoring; Safety
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric

Abstract

System (10) zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebene Maschine (16), mit zumindest einem aktiven Sicherheitsgeber (14) mit einer elektrischen Signalgebereinheit (44) zum Erzeugen eines Freigabesignals (22), welches eine Sicherheitsanforderung repräsentiert und zumindest einer vom aktiven Sicherheitsgeber (14) räumlich getrennten, in einem Gehäuse (48) angeordneten Sicherheitsschaltvorrichtung (12). Die Sicherheitsschaltvorrichtung (12) weist zumindest einem Eingang (26) zum Aufnehmen des Freigabesignals (22), einer Auswerteeinheit (52), die in Abhängigkeit des Freigabesignals (22) ein Ausgangssignal erzeugt und zumindest einem ersten und zweiten Signalpfad (66, 68), die in Abhängigkeit des Ausgangssignals schaltbar sind, auf. Am Gehäuse (48) der Sicherheitsschaltvorrichtung (12) ist ein Einspeiseanschluss (58, 58') zum Aufnehmen einer externen Versorgungspannung (60) sowie ein Versorgungsanschluss (62, 62') zum Bereitstellen zumindest eines ersten Potentials vorgesehen. Ferner weist der aktive Sicherheitsgeber (14) zumindest einen ersten Anschluss auf zum Aufnehmen des ersten Potentials und generiert die elektrische Signalgebereinheit (44) im Bezug auf das Potential das Freigabesignal (22), wobei das erste Potential ferner zur Auswertung des Freigabesignals (22) auch mit der Auswerteeinheit (52) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebenen Maschine, mit zumindest einem aktiven Sicherheitsgeber mit einer elektrischen Signalgebereinheit zum Erzeugen eines Freigabesignals, welches eine Sicherheitsanforderung repräsentiert, zumindest einer vom aktiven Sicherheitsgeber räumlich getrennten, in einem Gehäuse angeordneten Sicherheitsschaltvorrichtung mit zumindest einem Eingang zum Aufnehmen des Freigabesignals, einer Auswerteeinheit, die in Abhängigkeit des Freigabesignals ein Ausgangssignal erzeugt und zumindest einem ersten und zweiten Signalpfad, die in Abhängigkeit des Ausgangssignals schaltbar sind.
  • Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE 10 2004 033 359 A1 bekannt.
  • Demnach handelt es sich bei dem System im Sinne der Erfindung um ein System mit mindestens einer Steuer-/Schalteinheit und einem räumlich davon getrennten Sicherheitsgeber, die zusammenwirken, um einen sicherheitskritischen Prozess zu überwachen. Typischerweise werden solche Systeme verwendet, um den Zugang zu einer technischen Anlage, von deren Betrieb eine Gefahr für Personen ausgeht, abzusichern und die Maschine abzuschalten oder anderweitig in einen gefahrlosen Zustand zu bringen, wenn dies erforderlich ist. Anwendungsfälle sind beispielsweise automatische Maschinen, Verpackungs-, Handlings-, und Lagermaschinen, Textil-, Holz-, und Keramikverarbeitungsmaschinen, automatische oder halbautomatische Montagelinien und/oder automatisierte Regallager.
  • Bei der Steuer-/Schalteinheit kann es sich um ein einfaches Sicherheitsschaltgerät, ein modulares konfigurierbares Sicherheitsschaltgerät oder aber eine programmierbare Sicherheitsteuerung, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung PSS® der Anmelderin vertrieben wird, handeln. Die Geräte haben gemeinsam, dass sie ein von einem Sicherheitsgeber erzeugtes Freigabesignal fehlersicher auswerten und in Abhängigkeit davon ein Abschaltsignal zum fehlersicheren Abschalten der zu überwachenden Anlage erzeugen. Im einfachsten Fall werden über das Abschaltsignal Schütze angesteuert, die eine Versorgungsspannung einer zu überwachenden Anlage unterbrechen und diese stromlos schalten.
  • Aktive Sicherheitsgeber im Sinne der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass sie unabhängig von der zugeordneten Steuer-/Schalteinheit Überwachungseinrichtungen betreiben und selbsttätig ein Freigabesignal, welches den zu überwachenden Zustand repräsentiert, erzeugen. Typische aktive Sicherheitsgeber sind optoelektronische Schutzeinrichtungen beispielsweise Lichtschranken, Lichtgittern oder Lichtvorhängen, wie sie von der Anmelderin u. a. unter der Produktfamilie PSENopt® vertrieben werden. Weitere aktive Sicherheitsgeber können induktive Sensoren oder RFID-Sensoren sein, wie sie von der Anmelderin beispielsweise unter den Bezeichnungen PSENmag® bzw. PSENcs® vertrieben werden. Aktive Sicherheitsgeber sind somit allgemein komplexe elektronische Bauteile, die in der Regel über Sensoren, Auswertemechanismen, Signalisierungseinrichtungen und eine Spannungsversorgung verfügen.
  • Systeme eingangsgenannter Art sind in aller Regel mehrkanalig redundant aufgebaut und führen zudem regelmäßig interne und/oder externe Funktionstests durch, die die erforderliche Fehlersicherheit gewährleisten. In zahlreichen Ländern benötigen derartige sicherheitskritische Systeme im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Zertifizierung durch eine zugelassene Prüfungsbehörde, wie etwa den TÜV oder die Berufsgenossenschaft in Deutschland, die die Einhaltung der sicherheitstechnischen Konstruktionsprinzipien bescheinigt. Die Konstruktionsprinzipien sind dabei u. a. in den Normen EN ISO 13849-1, einsetzbar für elektrische, elektronische, programmierbar elektronische, hydraulische, pneumatische und mechanische Systeme oder in der EN/IEC 62061, einsetzbar für elektrische, elektronische, programmierbar elektronische Systeme beschrieben.
  • Es versteht sich, dass bei einer Schutzeinrichtung mit mehreren Komponenten insbesondere eine fehlerfreie Verbindung zwischen den Komponenten von Bedeutung ist, so dass eine fehlerfreie Kommunikation gewährleistet wird. Insbesondere im Hinblick auf die zuvor genannten Sicherheitsnormen wird regelmäßig eine redundante Verdrahtung eingesetzt. Dies erhöht einerseits die Fehlersicherheit, führt jedoch andererseits zu einem erhöhten Verdrahtungsaufwand und einer erschwerten Inbetriebnahme.
  • Eine fehlerhafte Verdrahtung der Komponenten darf dabei jedoch unter keinen Umständen zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion führen, so dass bei einer fehlerhaften Belegung der Anschlüsse aufgrund falscher Verdrahtung die Komponenten standardmäßig in den sicheren Zustand wechseln. Insbesondere bei technischen Anlagen, die regelmäßig neu konfiguriert werden müssen, um sich beispielsweise den Fertigungsbedingungen flexibel anpassen zu können, können Änderungen in der Verdrahtung zu unerwünschten Stillständen der technischen Anlage führen und damit die Verfügbarkeit erheblich einschränken.
  • Ein weiterer entscheidender Faktor bei Systemen eingangsgenannter Art ist die Reaktionszeit, d. h. die Zeitspanne, die benötigt wird, von Eintritt eines Zustandswechsel an der zu überwachenden Anlage bis hin zum Steuern bzw. Ausschalten dieser durch die Steuer-/Schalteinheit. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der fehlersicheren Signalerkennung an der Steuer-/Schalteinheit zu, d. h. der Geschwindigkeit, mit der die Steuer-/Schalteinheit an ihren Eingängen das Freigabesignal eines Sicherheitsgebers fehlerfrei erkennen kann. Die Reaktionszeit hängt maßgeblich vom Zusammenwirken des Sicherheitsgebers mit der Steuer-/Schalteinheit ab. Aus dem Stand der Technik sind hierzu unter anderem Steuer-/Schalteinheiten mit speziellen Eingangsschaltungen bekannt, die durch Signalfilterung und -stabilisierung das fehlersichere Erkennen der Eingangssignale verbessern und die Reaktionszeit senken.
  • Ein anderer Ansatz wird in der DE 197 07 241 C2 offenbart. Hiernach werden für verschiedene Sicherheitsgeber unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten an der Steuer-/Schalteinheit bereitgestellt, um die Steuer-/Schalteinheit möglichst spezifisch auf den jeweiligen Sicherheitsgeber einzustellen. Dieser Ansatz wurde weiterverfolgt und eine Steuer-/Schalteinheit angegeben, deren Eingänge individuell konfigurierbar sind. Alle Ansätze konzentrieren sich im Wesentlichen darauf die Steuer-/Schalteinheiten durch zusätzliche Komponenten zu verbessern, wodurch die Steuer-/Schalteinheiten sicherer jedoch auch komplexer und teurer werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System eingangsgenannter Art bereitzustellen, welches kostengünstig die Fehlersicherheit erhöht und gleichzeitig eine schnelle Reaktionszeit ermöglicht. Es ist ferner eine Aufgabe ein System anzugeben, welches eine einfachere Inbetriebnahme ermöglicht, sich flexibel anpassen lässt und gleichzeitig eine hohe Verfügbarkeit gewährleisten kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein System eingangs genannter Art gelöst, wobei am Gehäuse der Sicherheitsschaltvorrichtung ein Einspeiseanschluss zum Aufnehmen einer externen Versorgungsspannung sowie ein Versorgungsanschluss zum Bereitstellen zumindest eines ersten Potentials vorgesehen ist, wobei der aktive Sicherheitsgeber zumindest einen ersten Anschluss aufweist zum Aufnehmen des ersten Potentials und die elektrische Signalgebereinheit in Bezug auf das Potential das Freigabesignal generiert, wobei das erste Potential ferner zur Auswertung des Freigabesignals mit der Auswerteeinheit verbunden ist.
  • Es ist somit eine Idee der vorliegenden Erfindung über einen ganzheitlichen, komponentenübergreifenden Ansatz die Eigenschaften des Systems zu verbessern. Insbesondere wird das Zusammenwirken der Sicherheitsschaltvorrichtung mit dem aktiven Sicherheitsgeber verbessert, indem eine gemeinsame Referenz bereitgestellte wird. Die gemeinsame Referenz, vorzugsweise ein statisches Potential, wird sowohl der Sicherheitsschaltvorrichtung als auch dem aktiven Sicherheitsgeber zugeführt. Besonders vorteilhaft wird die gemeinsame Referenz am aktiven Sicherheitsgeber nicht von extern, sondern unmittelbar von der Sicherheitsschaltvorrichtung bereitgestellt. Der aktive Sicherheitsgeber verwendet die gemeinsame Referenz zum Generieren des Freigabesignals, wobei die Sicherheitsschaltvorrichtung die gemeinsame Referenz zum Auswerten des Freigabesignals heranzieht.
  • Aufgrund der gemeinsamen Referenz, die für die Sicherheitsschaltvorrichtung und den aktiven Sicherheitsgeber ein einheitlicher Bezugspunkt ist, kann eine präzisere Auswertung des Freigabesignals durch die Sicherheitsschaltvorrichtung erfolgen. Vorteilhafterweise kann ein aktiver Sicherheitsgeber weiterhin selbsttätig das Freigabesignal erzeugen, wobei die Signalart unabhängig von der Sicherheitsschaltvorrichtung bleibt. Über den einheitlichen Bezugspunkt kann der aktive Sicherheitsgeber, das Freigabesignal jedoch so anpassen, dass es durch die Sicherheitsschaltvorrichtung einfacher, schneller und fehlersicher ausgewertet werden kann. Alternativ kann auch die Auswerteeinheit angepasst werden und die Auswertung auf das Freigabesignal angepasst werden. Insbesondere, wenn es sich bei der Auswertung um das Erkennen eines Schwellwertes handelt, kann über den gemeinsamen Bezugspunkt ein Toleranzbereich um den Schwellwert herum gering gehalten werden, wodurch das Freigabesignal zuverlässiger erkannt wird.
  • Vorteilhafterweise kann bei dem vorliegenden System auf eine separate Zuführung eines Bezugspunkts verzichtet werden. Ein Sicherheitsgeber ist besonders vorteilhaft nur noch mit der zugehörigen Sicherheitsschaltvorrichtung verbunden. Eine Verdrahtung wird dadurch vereinfacht und funktionaler. Eine derartige Verdrahtung gewährleistet, dass der aktive Sicherheitsgeber grundsätzlich auf den richtigen Bezugspunkt eingestellt ist. Eine fehlerhafte Zuordnung kann so vermieden werden, wodurch insbesondere die Inbetriebnahme und/oder Re-Konfiguration des Systems leichter wird. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die Verfügbarkeit des gesamten Systems aus, da eine Konfiguration schneller und zuverlässiger erfolgen kann.
  • Die zuvor genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist der aktive Sicherheitsgeber eine Überwachungseinheit mit einer Steuereinheit zum Auswerten der Sicherheitsanforderung auf und der Versorgungsanschluss stellt ein weiteres vom ersten verschiedenes Potential mit einer definierten Potentialdifferenz bereit, wobei die Potentialdifferenz eine Versorgungsspannung der Überwachungseinheit ist.
  • In dieser Ausgestaltung wird neben dem ersten Potential ein zweites Potential für den aktiven Sicherheitsgeber bereitgestellt. Am Versorgungsanschluss wird somit eine Spannung zur Verfügung gestellt, die sich aus der Potentialdifferenz der beiden Potentiale ergibt und für eine Versorgung des aktiven Sicherheitsgebers verwendet werden kann. Insbesondere die Überwachungseinheit des aktiven Sicherheitsgebers, beispielsweise die Sensoren einer Lichtschranke und deren Ansteuer- und Auswerteelektronik, können von der Versorgungsspannung versorgt werden. Vorteilhafterweise benötigt der aktive Sicherheitsgeber neben der Verbindung zum Sicherheitsschaltgerät somit keine zusätzliche Verdrahtung zu einer externen Stelle. Der Anschluss des aktiven Sicherheitsgebers erfolgt möglichst ausschließlich über die Sicherheitsschaltvorrichtung. Auf diese Weise können u. a. zusätzliche Rangierklemmen in einem Schaltschrank eingespart werden, die üblicherweise beim Verbinden des Sicherheitsgebers und der Sicherheitsschaltvorrichtung verwendet werden. Die Verdrahtung ist dadurch funktionaler, d. h. ein Sicherheitsgeber, der mit einer Sicherheitsschaltvorrichtung zusammenwirken soll, wird auch nur mit dieser verbunden. Das vermindert das Risiko von Fehlern bei der Inbetriebnahme oder Re-Konfiguration des Systems.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gehäuse eine einreihige Klemmleiste mit einer Vielzahl von in gleichem Abstand zueinander angeordneten Klemmen auf, wobei die Klemmen funktional in Gruppen von nebeneinander angeordneten Klemmen zusammengefasst sind.
  • In dieser Ausgestaltung sind die Anschlüsse an der Sicherheitsschaltvorrichtung in einer einreihigen Klemmleiste zusammengefasst, um eine Verdrahtung weiter zu vereinfachen. Insbesondere können auf diese Weise vorkonfektionierte Kabelstränge einfach an die Sicherheitsschaltvorrichtung angeschlossen werden. Das Zusammenfassen von einzelnen Klemmen zu funktionalen Gruppen mit vorzugsweise eindeutiger Beschriftung hat den Vorteil, dass zusammengehörende Anschlüsse vorzugsweise nebeneinander angeordnet sind. Eine funktionale Gruppe könnte beispielsweise aus den Anschlussklemmen für den Versorgungsanschluss gebildet sein. Liegen die Anschlüsse hierfür aufgrund der Zusammenfassung in einer Gruppe nebeneinander, kann mit Hilfe eines einzelnen Steckers die Versorgungsspannung aus der Sicherheitsschaltvorrichtung herausgeführt werden. Hierdurch wird die Verdrahtung zum einen übersichtlicher und zum anderen weniger fehleranfällig.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Klemmen einer ersten Gruppe Anschlüsse für den Versorgungsanschluss und die Klemmen einer zweiten Gruppe Anschlüsse für den Eingang, wobei die erste und die zweite Gruppe nebeneinander angeordnet sind.
  • In dieser Ausgestaltung sind somit die Anschlüsse des Versorgungsanschlusses und die Anschlüsse des Eingangs je in eine funktionale Gruppe zusammengefasst. Vorteilhafterweise sind die Gruppen nebeneinander angeordnet, so dass mit einem einzelnen Stecker gruppenübergreifend die Anschlüsse des Versorgungsanschlusses und des Eingangs belegt werden können. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise über einen einzelnen Stecker die Verbindung zwischen dem aktiven Sicherheitsgeber und der Sicherheitsschaltvorrichtung hergestellt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die einreihige Klemmleiste eine dritte Gruppe mit einer ersten, zweiten und dritten Klemme auf, wobei zum überwachten Starten des Sicherheitsschaltgeräts die erste Klemme über einen Starttaster mit der zweiten Klemme verbindbar ist und zum automatischen Starten des Sicherheitsschaltgeräts über ein Brückenelement mit der dritten Klemme verbindbar ist, wobei das Brückenelement die zweite Klemme unbelegbar verdeckt.
  • In dieser Ausgestaltung sind die Anschlüsse, über die das Startverhalten der Sicherheitsschaltvorrichtung festgelegt wird, in einer weiteren dritten funktionalen Gruppe zusammengefasst. Der Startvorgang wird dadurch bestimmt, dass die Anschlussklemmen in einer bestimmten Weise belegt sind. Vorteilhafterweise werden die Anschlüsse ebenfalls mit einem einzelnen Stecker verwendet, so dass keine fehlerhafte Einstellung des Startvorgangs stattfinden kann. Vorteilhaft bei der Verwendung eines einzelnen Steckers ist darüber hinaus, dass ein nicht belegter Anschluss so verdeckt werden kann, dass dieser nicht belegt ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das Ausgangssignal einem ersten und einem zweiten Schaltelement zugeführt, wobei der erste Signalpfad einen ersten Anschluss am Gehäuse über das erste Schaltelement mit einem zweiten Anschluss am Gehäuse verbindet und wobei der zweite Signalpfad einen dritten Anschluss am Gehäuse über das zweite Schaltelement mit einem vierten Anschluss verbindet, wobei wahlweise der zweite Anschluss und der dritte Anschluss über eine Kabelbrücke verbindbar sind.
  • In dieser Ausgestaltung sind somit die einzelnen Signalpfade einzeln schaltbar. Auf diese Weise können zum einen beide Schaltpfade zum Ansteuern eines sicherheitskritischen Prozesses verwendet werden, wobei durch die in Serie liegenden Schaltelemente eine Redundanz gewährleistet wird, andererseits können die Signalpfade auch einzeln verwendet werden, um beispielsweise zwei nicht sicherheitskritische Prozesse zu steuern. Im letzteren Fall wird somit auf die Redundanz verzichtet, anderseits können dafür zwei Prozesse mit einem Schaltgerät gesteuert werden. Das Schaltgerät kann somit flexibel für sicherheitskritische- oder Standardanwendungen verwendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der erste und der zweite Signalpfad redundant ausgelegt.
  • In dieser Ausgestaltung ist jeder Signalpfad doppelt ausgelegt. Jeder Signalpfad verfügt dabei über zwei Eingänge und zwei Ausgänge. Besonders bevorzugt schalten das erste Element und das zweite Schaltelement jeweils beide Kanäle in den beiden Signalpfaden über zwangsgeführte Kontakte. Auf diese Weise kann die redundante Auslegung auch bis hin zu den anzusteuernden Aktoren weitergeführt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Sicherheitsschaltvorrichtung ein erstes Schaltelement mit ersten Schaltkontakten und ein zweites Schaltelement mit zweiten Schaltkontakten auf, wobei eine Schließbewegung der ersten Schaltkontakte entlang einer ersten Achse A erfolgt und eine Schließbewegung der zweiten Schaltkontakte entlang einer zweiten Achse B erfolgt, wobei die erste Achse A und die zweite Achse B zueinander einen Spitzenwinkel, insbesondere einen 90°-Winkel, einschließen.
  • In dieser Ausgestaltung, die für sich genommen bereits einer eigenständigen Erfindung entspricht, sind der erste und der zweite schaltbare Signalpfad durch ein erstes und ein zweites Schaltelement realisiert. Bei den Schaltelementen handelt es sich vorzugsweise um Relais, die Schaltkontakte in Form von Schließern aufweisen, d. h. Kontakte, die bei abgefallenen bzw. stromlosen Relais, geöffnet sind. Die Schaltelemente sind innerhalb der Sicherheitsschaltvorrichtung bewusst so angeordnet, dass sie in einem Winkel zueinander versetzt sind, so dass die Schließbewegungen der einzelnen Kontakte nicht entlang einer gemeinsamen Achse erfolgen. Vorzugsweise sind die Relais rechtwinklig zueinander angeordnet. Durch die versetzte Anordnung wird die Erschütterungs- und Stoßempfindlichkeit der Sicherheitsschaltvorrichtung erhöht, wodurch die Sicherheitsschaltvorrichtung auch bei mobilen Anwendungen einsetzbar ist. Beispielsweise bei der Verwendung in Fahrzeugen ist eine derartige Anordnung vorteilhaft, da dort insbesondere mit Stößen entlang einer Raumachse zu rechnen ist. Sind die Stöße stark genug, können die Schaltkontakte zusammengedrückt oder aus der Schließstellung getrieben werden. Dies kann zu einem ungewollten Ausschalten des elektrischen Verbrauchers führen, oder sogar die Sicherheitsfunktion beeinträchtigen. Sind zudem beide Schaltelemente parallel angeordnet kann auch die redundante Schaltungslegung unwirksam werden, da auf beide Schaltelemente in dieser Anordnung hinsichtlich der gleichen Richtung stoßempfindlich sind. Finden die Schließbewegungen jedoch in verschiedene Richtungen statt, wie es durch eine im Winkel versetzte Anordnung der Schaltelemente gewährleistet ist, kann eine Fehlfunktion aufgrund eines unidirektionalen Stoßes vorteilhaft ausgeschlossen werden.
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des neuen Systems,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sicherheitsschaltvorrichtung und eines aktiven Sicherheitsgebers,
  • 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Sicherheitsschaltvorrichtung und eines aktiven Sicherheitsgebers,
  • 4 eine schematische Frontalansicht einer neuen Sicherheitsschaltvorrichtung,
  • 5 eine Ausführungsbeispiel eines Freigabesignals,
  • 6 ein seitlicher Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer neuen Sicherheitsschaltvorrichtung.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des neuen Systems 10 mit einer Sicherheitsschaltvorrichtung 12 und einem zugehörigen Sicherheitsgeber 14. Das System dient hier der Absicherung einer technischen Anlage 16, die in diesem Beispiel durch einen automatisiert arbeitender Roboter 18 angedeutet ist. Der Bewegungsbereich des Roboters 18 stellt einen Gefahrenbereich dar, der zum Schutz von Personen hier durch den Sicherheitsgeber 14 überwacht werden soll.
  • Der Sicherheitsgeber 14 ist ein aktiver Sicherheitsgeber, der hier in Form eines Lichtgitters 20 angedeutet ist. Aktive Sicherheitsgeber 14 zeichnen sich dadurch aus, dass sie eigenständige Schutzeinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise Sender und Empfänger einer Lichtschranke, und selbsttätig ein Freigabesignal 22 erzeugen, welches den zu überwachenden Zustand repräsentiert. Bei dem Freigabesignal 22 handelt es sich vorzugsweise um ein statisches Potential, welches von dem aktiven Sicherheitsgeber 14 an einem Ausgang bereitgestellt wird, wenn ein sicherer Zustand vorliegt. Bei dem Lichtgitter 20 ist dies der Fall, wenn keiner der Lichtstrahlen des Lichtgitters 20 unterbrochen ist. Betritt hingegen eine Person durch das Lichtgitter 20 den Gefahrenbereich des Roboters 18, werden einzelne Lichtstrahlen unterbrochen, woraufhin der aktive Sicherheitsgeber 14 das Freigabesignal 22 ändert, indem er beispielsweise das statische Potential nicht mehr bereitstellt. Das Freigabesignal 22 ist somit vorzugsweise binär und kann mindestens zwei Zustände, die jeweils durch ein statisches Potential repräsentiert werden, annehmen.
  • Über eine erste Leitung 24 wird das Freigabesignal 22 an einen Eingang 26 der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 übertragen. Ferner ist eine weitere Verbindung zwischen der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 und dem aktiven Sicherheitsgeber 14 vorgesehen, die hier über eine zweite Leitung 28 realisiert ist, alternative aber auch durch eine weitere Ader der ersten Leitung 24 realisiert werden kann. Über die weitere Verbindung wird dem aktiven Sicherheitsgeber 14 durch die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 mindestens ein Potential bereitgestellt. Das Potential ist, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, eine gemeinsame Referenz für den aktiven Sicherheitsgeber 14 und die Sicherheitsschaltvorrichtung 12. Die gemeinsame Referenz wird einerseits als Bezugspunkt für die Generierung des Freigabesignals 22 durch den aktiven Sicherheitsgeber 14 herangezogen, andererseits von der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 für die Auswertung des Freigabesignals 22 verwendet.
  • Ferner verfügt die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 über einen ersten Ausgang 30 und einen zweiten Ausgang 32. Der erste und der zweite Ausgang 30, 32 verbinden die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 mit Aktoren, die in diesem Ausführungsbeispiel in Form von zwei Schützen 34 dargestellt sind. Die Kontakte 36 der Schütze 34 liegen in Serie geschaltet in einer Spannungsversorgung 38 des Roboters 18.
  • Die Ausgänge 30, 32 werden in Abhängigkeit des am Eingang 26 anliegenden Freigabesignals 22 gesteuert. Zeigt das Freigabesignal 22 einen sicherheitskritischen Zustand an oder bleibt das Freigabesignal 22 am Eingang 26 ganz aus, fallen die Ausgänge 30, 32 ab, so dass die Kontakte 36 der Schütze 34 geöffnet werden und der Roboter 18 stromlos geschaltet wird. Das Eindringen durch das Lichtgitter 20 in den Schutzbereich des Roboters 18 führt somit dazu, dass der Roboter 18 hier ausgeschaltet wird und folglich keine Gefahr mehr für die eindringende Person darstellt. Das Auswerten des Freigabesignals 22 am Eingang 26 und das Schalten der Ausgänge 30, 32 durch die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 wird im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert.
  • 2 und 3 zeigen je eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des neuen Systems 10. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Teile.
  • In beiden Ausführungsbeispielen sind ein Sicherheitsschaltvorrichtung 12 und ein räumlich von dieser getrennt angeordneter aktiver Sicherheitsgeber 14 angedeutet.
  • Der aktive Sicherheitsgeber 14 umfasst eine Überwachungseinheit 40, eine Steuereinheit 42 und eine Signalgebereinheit 44. Die Überwachungseinheit 40 ist hier als eine optoelektronische Schutzeinrichtung in Form eines Lichtgitters angedeutet. Alternative kann die Überwachungseinheit 40 auch eine andere aktive elektronische oder optoelektronische Schutzeinrichtung umfassen, wie beispielsweise Lichtschranken, Lichtvorhänge oder Näherungsschalter, mit denen es möglich ist, einen Prozess oder einen Zugang zu überwachen.
  • Die Sensoren der Überwachungseinheit 40 werden von der Steuereinheit 42 betrieben und ausgewertet, wobei in Abhängigkeit der Auswertung von der Signalgebereinheit 44 ein Freigabesignal 22 generiert wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Steuereinheit 42 und die Signalgebereinheit 44 als ein integriertes Bauteil, bspw. in Form eines Mikrokontrollers, realisiert. Bei dem Freigabesignal 22 handelt es sich vorzugsweise um ein binäres Signal, welches zwei Zustände in Form von zwei verschiedenen Potentialen repräsentieren kann. Das Freigabesignal 22 kann darüber hinaus in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung auch dynamisiert werden, indem in einem gleichmäßigen Takt dem Freigabesignal Testimpulse aufgeprägt werden. Die Dynamisierung hat den Vorteil, dass beispielsweise Kurz- oder Querschlüsse zwischen den Adern der Leitung 22, 22' erkannt werden können. Das Aufprägen von Testimpulsen kann alternativ auch für Anschalttests verwendet werden, wenn hierzu von der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 ein entsprechendes, hier nicht dargestelltes Testsignal bereitgestellte und die Testimpulse von der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 zurückgelesen werden.
  • Bei dem neuen System 10 verfügt der aktive Sicherheitsgeber 14 mindestens über eine zweite Verbindung zur Sicherheitsschaltvorrichtung 12, die hier durch die Leitung mit der Bezugsziffer 28 angedeutet ist. Über die zweite Verbindung wird dem aktiven Sicherheitsgeber 14 ein erstes Potential zur Verfügung gestellt, welches von der Signalgebereinheit 44 für die Generierung des Freigabesignals 22 herangezogen wird. Die zweite Verbindung kann alternativ zur separaten Leitung 28 auch als weitere Ader der ersten Leitung 24 realisiert sein. Vorzugsweise entspricht das erste Potential dem statischen Potential des Freigabesignals 22, welches den sicherheitskritischen Zustand repräsentiert. Alternative kann das erste Potential auch als anderweitige Referenzgröße für das Freigabesignal 22 herangezogen werden, beispielsweise als Mittelwert oder Offset.
  • Der aktive Sicherheitsgeber 14 weist hier ferner eine dritte Verbindung zur Sicherheitsschaltvorrichtung 12 auf, die hier durch die Leitung mit der Bezugsziffer 28' angedeutet ist. Über die dritte Verbindung liegt ein weiteres vom ersten verschiedenes Potential am aktiven Sicherheitsgeber 14 an. Der aktive Sicherheitsgeber 14 verwendet die durch die Differenz der Potentiale gebildete Spannung zur Versorgung seiner aktiven elektrischen Bauteile. Die Spannung reicht dabei vorzugsweise aus, neben der Steuereinheit 42 und der Signalgebereinheit 44 auch die Überwachungseinheit 40 zu betreiben. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da so vollständig auf separate Zuführungen von einer anderen Stelle als der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 am aktiven Sicherheitsgeber 14 verzichtet werden kann. Der aktive Sicherheitsgeber 14 kann somit ausschließlich mit der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 verbunden sein, wodurch insbesondere die Installation und Inbetriebnahme vereinfacht wird.
  • Die räumlich vom aktiven Sicherheitsgeber 14 getrennt angeordnete Sicherheitsschaltvorrichtung 12 ist in einem Gehäuse 48 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 48 sind hier eine Spannungsversorgungseinheit 50, eine Auswerteeinheit 52 und Schaltelemente 54, 56 angeordnet. Alternativ können diese Elemente auch in separaten Modulen angeordnet seinen, die zu einer Einheit zusammengesetzt werden. Am Gehäuse 48 ist eine Vielzahl von Anschlüssen vorgesehen, über die die internen Bauteile nach außen verbindbar sind.
  • Über einen Einspeiseanschluss mit zwei Anschlüssen 58, 58' wird die Spannungsversorgungseinheit 50 der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 mit einer Versorgungsspannung 60 verbunden und beispielsweise mit einer Gleichspannung von 24 V gespeist. Die Spannungsversorgungseinheit 50 versorgt die elektrischen Bauteile der Sicherheitsschaltvorrichtung 12. Zusätzlich weist die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 weitere Anschlüsse für einen Versorgungsanschluss 62, 62' auf, über die hier ein erste und zweites Potential für den aktiven Sicherheitsgeber 14 bereitgestellt werden. Das erste und zweite Potential kann entweder von der Spannungsversorgungseinheit 50 bereitgestellt werden oder alternativ unmittelbar von Einspeiseanschluss 58, 58' abgegriffen werden. Im letzteren Fall fungieren die Versorgungsanschlüsse 62, 62' wie Rangierklemmen, die die Anschlüsse des Einspeiseanschluss 58, 58' vervielfältigen.
  • Der Eingang 26 der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 umfasst hier zwei weitere Anschlüsse, die mit den Bezugsziffern 26, 26' angedeutet sind. Über den Eingang 26, 26' kann das Freigabesignals 22 des aktiven Sicherheitsgebers 14 aufgenommen werden. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung des Freigabesignals 22 redundant über zwei Adern der Leitung 24, die hier durch die Bezugsziffern 24, 24' angedeutet sind. Das Freigabesignal 22 wird von dem Eingang 26, 26' über eine Eingangsschaltung 64, der Auswerteeinheit 52 zugeführt. Vorzugsweise sind die Eingangsschaltung 64 und die Auswerteeinheit 52 ebenfalls redundant ausgelegt, wie hier durch die Bezugsziffern 52' und 64' angedeutet. Bei der Auswerteeinheit 52 handelt es sich vorzugsweise um einen Mikrokontroller mit digitalen Ein- und Ausgängen sowie einer Logikeinheit. Alternativ könnte auch ein einfaches Logikgatter verwendet werden. Die Eingangsschaltung 64 glättet, begrenzt und stabilisiert vorzugsweise das eingehende Freigabesignal 22 und führt es über einen Schwellenwertdetektor den digitalen Eingängen der Auswerteeinheit 52 zu. Die Eingangsschaltung 64 stellte vorzugsweise auch eine galvanische Trennung zwischen den Freigabesignal 22 und der Auswerteeinheit 52 bereit.
  • Die Auswerteeinheit 52 wertete das Freigabesignal 22 aus und stellt eine Ausgangssignal bereit, über das das erste und ein zweite Schaltelement 54, 56 gesteuert werden können. Bei der Auswertung zieht die Auswerteeinheit 52 das am Versorgungsanschluss 62 bereitgestellte erste Potential als einheitlichen Bezugspunkt heran. Durch den gemeinsamen Bezugspunkt kann die Auswerteeinheit 52 das Freigabesignal 22 präziser und schneller auswerten. Insbesondere bei der Schwellwertdetektion, also dem Erkennen, ob das Signal im Bereich des ersten Zustands oder der zweiten Zustands ist, kann auf einen großzügigen Toleranzbereich verzichtet werden kann, wie anhand der 5 näher beschrieben ist.
  • Über das erste und das zweite Schaltelement 54, 56 können von der Auswerteeinheit 52 ein erster und ein zweiter Signalpfad 66, 68 geschaltet werden. Die Signalpfade 66, 68 sind jeweils über Eingangsanschlüsse 70, 70' und Ausgangsanschlüsse 72. 72' nach außen geführt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 schalten die Schaltelemente 54, 56 jeweils den ersten und den zweiten Signalpfade 66, 68 über zwangsgeführt Kontakte 74, 74', die in Serie im ersten und im zweiten Signalpfade 66, 68 liegen. Vorzugsweise wird über die Signalpfade 66, 68 eine Haltespannung für externe Schütze geführt, die beim Öffnen der Signalpfade 66, 68 abfallen und, wie anhand der 1 beschrieben, eine technische Anlage stromlos schalten.
  • 3 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 mit einer alternativen Sicherheitsschaltvorrichtung 12. Gleiche Bezugszeichen zeigen wiederum gleiche Teile.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 schaltet jedes der Schaltelemente 54, 56 jeweils einen einzelnen Signalpfade 66, 68. Die Schaltpfade 66, 68 lassen sich somit einzeln unabhängig voneinander schalten, so dass sich zwei verschiedene Aktoren unabhängig voneinander betätigen lassen. Damit kann die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 besonders bevorzugt auch für Standardaufgaben verwendet werden und in diesem Fall für zwei unterschiedliche Schaltaufgaben herangezogen werden, bei denen eine redundante Schaltungslegung, wie zuvor beschrieben, nicht notwendig ist. Alternativ kann die Sicherheitsschaltvorrichtung in dieser Ausgestaltung weiterhin einen einzelnen Aktor redundant schalten. Hierzu wird der Ausganganschluss 72 des ersten Signalpfads 66 mit dem Eingang 70' des zweiten Signalpfads 68 über eine einfache Kabelbrücke 76 verbunden.
  • Ferner sind im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ein zweiter Satz an Anschlüssen 62, 62' am Versorgungsanschluss vorgesehen, über die beispielsweise weitere Komponenten des aktiven Sicherheitsgebers versorgt werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die einzelnen aktiven Komponenten des Sicherheitsgebers konstruktionsbedingt räumlich getrennt angeordnet sind, beispielsweise bei Lichtschranken und Lichtgittern mit aktiven Sendern und Empfängern. Die Anschlüsse des Versorgungsanschlusses 62, 62' sind ferner unmittelbar mit den Anschlüssen des Einspeiseanschluss 58, 58' verbunden. Die vom Versorgungsanschluss 62, 62' bereitgestellten Potentiale sind somit unmittelbar dem Einspeiseanschluss 58, 58' entnommen.
  • Die Sicherheitsschaltvorrichtungen 12 gemäß 2 und 3 verfügt zusätzlich über vier weitere Anschlüsse. Drei Anschlüsse davon sind mit einer Reset-Einheit 78 verbunden. Über die Reset-Einheit 78 kann das Startverhalten der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 festgelegt werden.
  • Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Startverhalten, den automatischen Start und den manuellen Start. Welcher Startvorgang gewählt wird, hängt von der Belegung der drei zugehörigen Anschlüsse ab. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist ein erster Anschluss der Reset-Einheit 78 über ein Schalter 80 mit einem zweiten Anschluss der Reset-Einheit 78 verbunden. In diesem Fall startet die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 erst, wenn das Freigabesignal 22 anliegt und das Schaltelement 80 betätigt wird. Beim automatischen Start hingegen wird der erste Anschluss der Reset-Einheit 78 über ein Brückenelement 82 mit einem dritten Anschluss der Reset-Einheit 78 verbunden. Beim automatischen Start startet die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 automatisch, sobald am Eingang 26 ein entsprechendes Freigabesignal 22 anliegt. Unter Starten der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 versteht man in diesem Zusammenhang den Beginn der Überwachung durch die Auswerteeinheit 52 und ggf. das Anziehen der Schaltelemente 54, 56 sowie das Schalten der Signalpfade 66, 68.
  • Darüber hinaus weist die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 gemäß den Ausführungsbeispielen nach 2 und 3 einen zusätzlichen Anschluss auf, über den der aktuelle Schaltzustand der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 abgefragt werden kann. Hierbei handelt es sich in der Regel um einen Halbleiterausgang 83, der nicht zum Schalten eines Aktors bestimmt ist, sondern nur zum Anzeigen des Schaltzustandes verwendet wird. Beispielsweise kann über diesen Anschluss einer hier nicht dargestellten, übergeordneten Sicherheitssteuerung der gegenwärtige Schaltzustand übermittelt werden.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Sicherheitsschaltvorrichtung 12 in einer Frontalansicht. An dem Gehäuse 48 sind hier eine erste und eine zweite einreihige Klemmleiste 84, 86 angeordnet. Über die erste und zweite Klemmleiste 84, 86 werden die vorgenannten elektrischen Anschlüsse der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 nach außen gelegt. Jedem Anschluss ist dabei eine Klemme 88 der ersten oder zweiten Klemmleiste 84, 86 zugeordnet. Die Klemmen 88 einer Klemmleiste sind in einer Reihe nebeneinander im gleichen Abstand angeordnet. Die Klemmen 88 können über Stecker belegt werden. Vorzugsweise weisen die Stecker in Reihe angeordnete Gegenkontakte auf, die auf die Klemmen 88 der Klemmleisten aufgesteckt werden können. Besonders bevorzugt sind die Stecker Teile eines vorkonfektionierten Kabelbaums.
  • Die Klemmen 88 sind ferner zu funktionalen Gruppen zusammengefasst, d. h. Anschlüsse, die zusammengehören, sind zu Gruppen mit nebeneinanderliegenden Klemmen 88 zusammengefasst. Die Klemmen einer ersten Gruppe 90 sind hier die Anschlüsse des Versorgungsanschlusses 62, 62'. Der ersten Gruppe 90 nebengeordnet ist die zweite Gruppe 92 mit den Anschlüssen für den Eingang 26, 26'. Vorteilhafterweise liegen die erste Gruppe 90 und die zweite Gruppe 92 nebeneinander, so dass die Klemmen 88 der ersten Gruppe 90 und der zweiten Gruppe 92 mit einem einzelnen Stecker belegt werden können.
  • Vorteilhafterweise sind die Gruppen so angeordnet, dass alle Anschlüsse, die zum aktiven Sicherheitsgeber 14 zu führen sind, mit einem einzelnen Stecker belegt werden können. Die Anschlüsse sind somit nebeneinander in einer Reihe angeordnet, wobei die Klemmen alle im gleichmäßigen Abstand zueinander liegen. Auf diese Weise lassen sich insbesondere vorkonfektionierte Kabelbäume verwenden, wodurch die Inbetriebnahme, Wartung und Re-Konfiguration des Systems vereinfacht wird. insbesondere lässt sich der Austausch einer einzelnen Sicherheitsschaltvorrichtung und/oder eines Sicherheitsgebers auf diese Weise leicht einrichten.
  • Eine dritte funktionale Gruppe 94 der Klemmleiste umfasst den ersten, zweiten und dritten Anschluss der Reset-Einheit 78. Auch hier vereinfachen die nebeneinander angeordneten Klemmen die Konfiguration. Insbesondere kann unter der Verwendung eines Brückenelements 82 gewährleistet werden, dass keine fehlerhafte Belegung der Anschlüsse erfolgt, da vorzugsweise die zweite Klemme bei der Belegung der ersten und dritten Klemme durch das Brückenelement 82 verdeckt wird. Somit ist ein fehlerhafter Anschluss konstruktionsbedingt ausgeschlossen.
  • Über die zweite Klemmleiste 88 werden hier die Eingangsanschlüsse 70, 70' und die Ausgangsanschlüsse 72, 72' aus der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 ausgeführt. Auch hier ermöglichen die nebeneinander angeordneten Klemmen eine einfache Verdrahtung oder den Einsatz eines Brückenelements, um bspw. den Ausgang 72 des ersten Schaltpfades 66 mit dem Eingang 70' des zweiten Schaltpfades 68 zu verbinden. Die Trennung des ersten Klemmleiste 84 von der zweiten Klemmleiste 86 hat hier weiterhin den Vorteil, dass die Klemmleisten für unterschiedliche Ströme ausgelegt seinen können, da beispielswese die Klemmen 88 der zweiten Klemmleiste 86 anderen Belastungen ausgesetzt sein können. Ebenso erfolgt durch die Aufteilung eine logische Trennung zwischen Anschlüssen für den oder die Sicherheitsgeber und den zu steuernden Aktoren.
  • Darüber hinaus zeigt die 4 ein Anzeigeelement 98, welches hier mehrere Leuchtdioden aufweist, und zum Anzeigen des Schaltzustandes oder als Diagnoseanzeige verwendet werden kann.
  • Die 5 zeigt abschließend in einem Diagramm ein Ausführungsbeispiel eines Freigabesignals 22. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate das jeweilige Potential des Freigabesignals 22.
  • Im Zeitraum t0 bis t1 ist das Freigabesignal 22 gezeigt, welches den sicherheitsunkritischen Zustand repräsentiert. Im Hinblick auf ein Lichtgitter gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist dies der Fall, wenn keiner der Lichtstrahlen unterbrochen ist. Das Freigabesignal 22 entspricht in diesem Fall im Wesentlichen dem Potential P1 und ist lediglich durch kurze Impulse im Intervall T dynamisiert. Die Impulse können für eine Kurz- oder Querschlusserkennung herangezogen werden. Vorzugsweise werden hierzu auf den redundanten Leitung unterschiedliche Taktsignal verwendet, wodurch ein Übersprechen zwischen den Leitungen erkannt werden kann.
  • Ab dem Zeitpunkt t1 zeigt das Freigabesignal einen sicherheitskritischen Zustand an, beispielsweise aufgrund eines Eindringens in den Schutzbereich. Das Freigabesignal nimmt den Wert von P0 an, welches vorzugsweise dem Massepotential entspricht. Das Potential P0 ist das erste Potential, dass sowohl dem Sicherheitsgeber 14 als auch der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 als gemeinsame Referenz bereitgestellt wird. Das Potential P1 kann ferner dem zweiten Potential entsprechen.
  • Aus der 5 wird deutlich, dass dem genauen Erkennen der Potential P0 und P1 eine große Bedeutung zukommt. Dies kann insbesondere durch die gemeinsame Referenz erreicht werden, die durch die erfindungsgemäße weitere Verbindung zwischen der Sicherheitsschaltvorrichtung 12 und dem aktiven Sicherheitsgeber 14 gegeben ist.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Sicherheitsschaltvorrichtung 12 in einer seitlichen Ansicht. Die Darstellung zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 48, so dass die internen Bauelemente sichtbar sind. Gleiche Bezugszeichen stehen für gleiche Teile.
  • Die Sicherheitsschaltvorrichtung 12 weist zumindest einen Eingang zum Aufnehmen eines Freigabesignals 22 eines Sicherheitsgebers (hier nicht näher dargestellten), eine Auswerteeinheit 52, die in Abhängigkeit des Freigabesignals 22 ein Ausgangssignal erzeugt, und zumindest einen ersten und zweiten Schaltpfad, die in Abhängigkeit des Ausgangssignal schaltbar sind, auf. Der erste Schaltpfad weist ein erstes Schaltelement 54 mit ersten Schaltkontakten 98 auf und der zweite Schaltpfad weist ein zweites Schaltelement 56 mit zweiten Schaltkontakten 100 auf, wobei eine Schließbewegung 99 der ersten Schaltkontakte 98 entlang einer ersten Achse A erfolgt und eine Schließbewegung 101 der zweiten Schaltkontakte 100 entlang einer zweiten Achse B erfolgt, wobei die erste Achse A und die zweite Achse B zueinander einen Spitzenwinkel 102, insbesondere einen 90°-Winkel, einschließen.
  • Dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt somit die Idee zugrunde, die Schaltelemente 54, 56, versetzt zueinander anzuordnen, damit die Schließbewegung der Schaltkontakte 98, 100 in unterschiedliche Richtungen erfolgt. Bei einem unidirektionalen Stoße 108 in Richtung der Schließbewegung eines der Schaltkontakte bleiben die übrigen Schaltkontakte, deren Schließbewegungen in eine andere Richtung ausgeführt werden, unbeeinflusst. Die Erschütterungs- und Stoßempfindlichkeit der Sicherheitsschaltvorrichtung wird somit maßgeblich erhöht.
  • Das erste und zweite Schaltelement 54, 56, vorzugsweise Relais mit redundanten Schaltkontakten 98, 100, sind im Verhältnis zu den übrigen Bauteilen, die hier in einem Block mit der Bezugsziffer 104 zusammengefasst sind, beispielsweise der Auswerteeinheit 52 und den Eingangsschaltungen, größer, da es sich vorzugweise nicht um elektrische, sondern elektromechanische Bauelemente handelt. Die elektrischen und elektromechanischen Bauteile sind hier gemeinsam auf einer Leiterplatte 106 angeordnet. Der Anordnung des ersten und zweiten Schaltelements 54, 56 kommt dabei eine hohe Bedeutung zu, da sie maßgeblich zu den Ausmaßen der Leiterplatte 106 und somit der gesamten Sicherheitsschaltvorrichtung 12 beiträgt. Die Erschütterungs- und Stoßempfindlichkeit außer Betracht gelassen würde sich eine parallele Anordnung der Schaltelemente 54, 56 anbieten, da diese einerseits platzsparend und andererseits ein einfaches Routing der Schaltpfade auf der Leiterplatte 106 erlaubt. Die parallele Anordnung kann jedoch, wie zuvor beschrieben, die redundante Schaltungslegung bei unidirektionalen Stößen in Richtung der Schließbewegung der Schaltkontakte unwirksam machen, weshalb erfindungsgemäß die Relais so anzuordnen sind, dass ihre Schaltkontakte 98, 100 Schließbewegungen 99, 101 in unterschiedliche Richtungen vollziehen. Besonders bevorzugt ist dabei die Anordnung in einem Rechtenwinkel 102 zueinander, so dass in der Draufsicht die Schaltelemente 54, 56 ein ”T” bzw. ein ”L” formen. In dieser bevorzugten Ausgestaltung kann ein optimales Verhältnis zwischen Platzersparnis, Routingaufwand und Stoßempfindlichkeit erreicht werden.
  • 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 102004033359 A1 [0002]
    • DE 19707241 C2 [0010]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EN ISO 13849-1 [0006]
    • EN/IEC 62061 [0006]

Claims (9)

  1. System (10) zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebene Maschine (16), mit zumindest einem aktiven Sicherheitsgeber (14) mit einer elektrischen Signalgebereinheit (44) zum Erzeugen eines Freigabesignals (22), welches eine Sicherheitsanforderung repräsentiert, zumindest einer vom aktiven Sicherheitsgeber (14) räumlich getrennten, in einem Gehäuse (48) angeordneten Sicherheitsschaltvorrichtung (12) mit zumindest einem Eingang (26) zum Aufnehmen des Freigabesignals (22), einer Auswerteeinheit (52), die in Abhängigkeit des Freigabesignals (22) ein Ausgangssignal erzeugt und zumindest einem ersten und zweiten Signalpfad (66, 68), die in Abhängigkeit des Ausgangssignals schaltbar sind, wobei am Gehäuse (48) der Sicherheitsschaltvorrichtung (12) ein Einspeiseanschluss (58, 58') zum Aufnehmen einer externen Versorgungspannung (60) sowie ein Versorgungsanschluss (62, 62') zum Bereitstellen zumindest eines ersten Potentials vorgesehen ist, wobei der aktive Sicherheitsgeber (14) zumindest einen ersten Anschluss aufweist zum Aufnehmen des ersten Potentials und die elektrische Signalgebereinheit (44) im Bezug auf das erste Potential das Freigabesignal (22) generiert, wobei das erste Potential ferner zur Auswertung des Freigabesignals (22) mit der Auswerteeinheit (52) verbunden ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der aktive Sicherheitsgeber (14) eine Überwachungseinheit (40) mit einer Steuereinheit (42) zum Auswerten der Sicherheitsanforderung aufweist und der Versorgungsanschluss (62, 62') ein weiteres vom ersten verschiedenes Potential bereitstellt mit einer definierten Potentialdifferenz, wobei die Potentialdifferenz eine Versorgungsspannung der Überwachungseinheit (40) ist.
  3. System nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Gehäuse (48) eine einreihige Klemmleiste (84) mit einer Vielzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten Klemmen (88) aufweist, wobei die Klemmen (88) funktional in Gruppen (90, 92, 94) von nebeneinander angeordneten Klemmen zusammengefasst sind.
  4. System nach Anspruch 3, wobei die Klemmen (88) einer ersten Gruppe (90) Anschlüsse für den Versorgungsanschluss (62, 62') umfassen, wobei die Klemmen (88) einer zweiten Gruppe (92) Anschlüsse für den Eingang (26) umfassen, wobei die erste und die zweite Gruppe (90, 92) nebeneinander angeordnet sind.
  5. System nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die einreihige Klemmleiste (84) eine dritte Gruppe (94) aufweist, mit einer ersten, zweiten und dritten Klemme, wobei zum überwachten Starten der Sicherheitsschaltvorrichtung die erst Klemme über einen Starttaster (80) mit der zweiten Klemme verbindbar ist und zum automatischen Starten der Sicherheitsschaltvorrichtung (12) die erste Klemme über ein Brückenelement (82) mit der dritten Klemme verbindbar ist, wobei das Brückenelement (82) die zweite Klemme unbelegbar verdeckt.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ausgangssignal einem ersten und einem zweiten Schaltelement (54, 56) zugeführt ist, der erste Signalpfad (66) einen ersten Anschluss (70) am Gehäuse (48) über das erste Schaltelement (54) mit einem zweiten Anschluss (72) am Gehäuse (48) verbindet und der zweite Signalpfad (68) eine dritten Anschluss (70') am Gehäuse (48) über das zweite Schaltelement (56) mit einem vierten Anschluss (72') verbindet, wobei wahlweise der zweite Anschluss (72) und der dritte Anschluss (70') über eine Kabelbrücke (76) verbindbar sind.
  7. System nach Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Signalpfad (66, 68) redundant ausgelegt sind.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sicherheitsschaltvorrichtung (12) ein erstes Schaltelement (54) mit ersten Schaltkontakten (98) und ein zweites Schaltelement (56) mit zweiten Schaltkontakten (100) aufweist, wobei eine Schließbewegung (99) der ersten Schaltkontakte (98) entlang einer ersten Achse A erfolgt und eine Schließbewegung (101) der zweiten Schaltkontakte (100) entlang einer zweiten Achse B erfolgt, wobei die erste Achse A und die zweite Achse B zueinander einen Spitzenwinkel (102), insbesondere einen 90°-Winkel, einschließen.
  9. Sicherheitsschaltgerät zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
DE102014116188.2A 2013-11-26 2014-11-06 System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers Pending DE102014116188A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014116188.2A DE102014116188A1 (de) 2013-11-26 2014-11-06 System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013113067 2013-11-26
DE102013113067.4 2013-11-26
DE102014116188.2A DE102014116188A1 (de) 2013-11-26 2014-11-06 System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014116188A1 true DE102014116188A1 (de) 2015-05-28

Family

ID=53045589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014116188.2A Pending DE102014116188A1 (de) 2013-11-26 2014-11-06 System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN104678838B (de)
DE (1) DE102014116188A1 (de)
FR (1) FR3013858B1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT518665B1 (de) * 2016-05-06 2017-12-15 Keba Ag Steuerungssystem für elektrisch gesteuerte Anlagen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19707241C2 (de) 1997-02-25 2000-05-31 Pilz Gmbh & Co Modulares Sicherheitsschaltgerät
DE102004033359A1 (de) 2004-07-01 2006-02-09 Pilz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebenen Maschine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56145404A (en) * 1980-03-19 1981-11-12 Omron Tateisi Electronics Co Input circuit of sequence controller
DE102005014125A1 (de) * 2005-03-22 2006-09-28 Pilz Gmbh & Co. Kg Sicherheitsschaltvorrichtung zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers
CN201035751Y (zh) * 2007-04-20 2008-03-12 瑞达电子股份有限公司 编码式安全光幕
AT507025A1 (de) * 2008-06-18 2010-01-15 Moeller Gebaeudeautomation Gmb Elektrische installationsanordnung
DE102010054386B3 (de) * 2010-12-06 2012-02-23 Pilz Gmbh. & Co. Kg Sicherheitsschaltgerät zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers
CN202854571U (zh) * 2012-09-16 2013-04-03 中国安全生产科学研究院 用于重大危险源设备的功能安全监控开发及演示系统
DE102012111070B4 (de) * 2012-11-16 2015-02-19 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Sicherheitsbezogene Vorrichtung zum sicheren Schalten einer elektrischen Last
CN103150859A (zh) * 2013-02-01 2013-06-12 北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 基于光纤光栅的异物侵限监测系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19707241C2 (de) 1997-02-25 2000-05-31 Pilz Gmbh & Co Modulares Sicherheitsschaltgerät
DE102004033359A1 (de) 2004-07-01 2006-02-09 Pilz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebenen Maschine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EN ISO 13849-1
EN/IEC 62061

Also Published As

Publication number Publication date
FR3013858A1 (de) 2015-05-29
FR3013858B1 (fr) 2020-01-10
CN104678838A (zh) 2015-06-03
CN104678838B (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3014365B1 (de) Sicherheitsschaltvorrichtung zur detektion von fehlerhaften eingängen
EP1493064B1 (de) Vorrichtung zum fehlersicheren abschalten eines elektrischen verbrauchers, insbesondere in industriellen produktionsanlagen
EP2586051B1 (de) Sicherheitsschaltungsanordnung zum fehlersicheren ein- oder ausschalten einer gefährlichen anlage
EP2720094B1 (de) Sicherheitssystem
DE102016111690B4 (de) Stromverteiler für ein Fahrzeug
DE102010054386B3 (de) Sicherheitsschaltgerät zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers
EP2691969B1 (de) Sicherheitsschaltungsanordnung zum fehlersicheren ein- oder ausschalten einer gefährlichen anlage
EP2720051B1 (de) Sicherheitssystem
EP2147338A1 (de) Optoelektronischer sensor zum absichern eines gefahrenbereichs
DE102012101933A1 (de) Sensoranordnung zum Detektieren eines sicheren Anlagenzustandes einer automatisiert betriebenen Anlage
DE102015104211A1 (de) Sicherheitsschaltgerät zum fehlersicheren Abschalten einer elektrischen Last
DE102013112488A1 (de) Sicherheitssteuerung mit konfigurierbaren Eingängen
DE102012103015A1 (de) Sicherheitsschaltvorrichtung mit Schaltelement im Hilfskontaktstrompfad
EP2089892A1 (de) Sicherheitsschaltereinrichtung
EP2587512B1 (de) Sicherheitsgerichtetes Schaltgerät
DE2316433A1 (de) Programmierbarer universal-logikmodul
EP2083433B1 (de) Sicherheitsgerät und System
DE212012000249U1 (de) Vorrichtung zum eigensicheren Versorgen, Ansteuern und/oder Auswerten von Feldgeräten im explosionsgeschützten Bereich
DE102014116188A1 (de) System zum fehlersicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers
DE102006030911B3 (de) Schaltungsanordnung für eigenüberwachte Relaisfunktionseinheit
DE102010038459A1 (de) Sicherheitssystem
DE102010021895B3 (de) Sicherheitssensoranordnung
DE3513357A1 (de) Schaltungsanordnung, insbesondere fuer einen sicherheitskoppelschalter im untertagebergbau
DE102013112815A1 (de) Sicherheitssteuerung
EP2769273B1 (de) Erweiterungsmodul für ein sicherheitssystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed