DE2745650C2 - Proximity switch - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen in einem geschlossenen Gehäuse angeordneten Annäherungsschalter, der eine durch ein nachzuweisendes Objekt in ihrer Dämpfungseigenschaft beeinflußbare Schwingkreisspule, die Bestandteil eines Oszillators ist, einen dem Oszillator direkt nachgeschalteten Verstärker, der als wechselspannungsverstärkender Impedanzwandler ausgebildet ist, sowie eine dreiadrige Zuleitung aufweist und durch den bei Annäherung des Objekts ein in einer Auswerteschaltung einen Schaltvorgang auslösendes Ausgangssignal abgegeben wird.The invention relates to a proximity switch which is arranged in a closed housing and which has a Resonant circuit coil, which can be influenced in its damping properties by an object to be detected, is part of of an oscillator, an amplifier directly downstream of the oscillator, which acts as an alternating voltage amplifying Impedance converter is formed, and has a three-wire lead and through the when the object approaches, an output signal that triggers a switching process in an evaluation circuit is delivered.
Annäherungsschalter dieser Art dienen dazu festzustellen, ob ein bestimmter Maschinenteil eine bestimmte Lage eingenommen hat. Es ist sehr wichtig, dies richtig zu erfahren, da sonst Gefährdungen des Bedienungspersonals und/oder teure Zerstörungen von Maschinenteilen vorkommen können. Zum Beispiel kann ein fehlerhafter Annäherungsschalter den geschlossenen Zustand eines Schutzgitters an einer Presse vortäuschen. Die Presse kann dann trotz offenem Schutzgitter gestartet werden, die Bedienungsperson wird nicht an dem Eindringen in den Bereich gefährlicher Schlußbewegungen gehindert und kann gefährlichen oder sogar tödlichen Verletzungen ausgesetzt sein. In einem weiteren Beispiel kann ein Rührwerk erst dann in eine Schüssel einfahren, wenn der Deckel offen ist. Meldet jedoch aus irgendeinem Grund der Annäherungsschalter falsch, wenn der Deckel geschlossen ist, d. h. meldet er irrtümlich »offen«, dann wird das Rührwerk in die Schüssel hineinbewegt, wobei natürlich das Rührwerk und die Schüssel zerstört werden können.Proximity switches of this type are used to determine whether a certain machine part is a certain one Has taken position. It is very important to find out about this correctly, otherwise the operating personnel will be endangered and / or expensive destruction of machine parts can occur. For example, a buggy Proximity switches simulate the closed state of a protective grille on a press. The press can then be started in spite of the open protective grille, the operator is not at the Penetration into the area of dangerous final movements is prevented and can be dangerous or even fatal Be exposed to injuries. In another example, an agitator can only then be put into a bowl retract when the lid is open. However, for whatever reason the proximity switch reports incorrectly, when the lid is closed, d. H. if it erroneously reports "open", the agitator will move into the bowl moved into it, which of course can destroy the agitator and bowl.
Das Gleiche geschieht auch bei Transferstraßen. Meldet zum Beispiel der Annäherungsschalter, daß ein Motorblock da ist, und in Wirklichkeit ist noch kein Motorblock da, so bewegen sich die spanabhebenden Werkzeuge in ihre Arbeitslage. Der dann einfahrende Motorblock kann dann mit Gewalt einen großen Teil der Transferstraße zerstöreaThe same thing happens with transfer lines. For example, the proximity switch reports that a The engine block is there, and in reality there is still no engine block, that's how the cutting machines move Tools in their work position. The then retracting engine block can then force a large part destroy the transfer line
Es gibt im Prinzip zwei Gruppen von induktivsn Annäherungsschaltern. In der ersten Gruppe — gemäß der AT-PS 2 93 523 — schwingt der eingebaute Oszillator, wenn ein Maschinenteil aus Metall, in dem Wirbelströme induziert werden können, fehlt Die Spule des Oszillators ist dann nicht bekämpft und der Oszillator schwingt Nähert sich dann ein solcher metallischer Maschinenteil, in dem Wirbelströme induziert werden können, so wird der Oszillator bedämpft und die Schwingung reißt ab. Bei dieser Schaltung verwendet man als Wechselspannungs-Schwellwertverstärker einen Transistor zugleich als Gleichrichter. Dies bedeutet, daß ab dieser Stelle — wie üblich — mit Gleichstrom gearbeitet wird. Damit können die eingangs erläuterten Verwechslungen auftreten, nämlich die Verwechslung eines bestimmten Signaltyps mit dem Ausfall eines Bauelements. Am Ausgang dieser Schaltung ist nur ein einziger Transistor vorgesehen, der in üblicher Weise entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen ist und in seinem Sperrzustand einen Ausgangswiderstand im Bereich von einigen M-Ohm hat und damit während dieser Zeit die abgehende Ader zur Antenne machtThere are basically two groups of inductive proximity switches. In the first group - according to AT-PS 2 93 523 - the built-in oscillator oscillates, if a metal machine part in which eddy currents can be induced, the coil of the is missing The oscillator is then not combated and the oscillator oscillates. If such a metallic machine part then approaches, in which eddy currents can be induced, the oscillator is dampened and the oscillation rips off. In this circuit, a transistor is used as the AC voltage threshold amplifier at the same time as a rectifier. This means that from this point - as usual - work with direct current will. This eliminates the mix-ups explained at the beginning occur, namely the mistake of a certain signal type for the failure of a component. At the output of this circuit only a single transistor is provided, either in the usual way is fully open or fully closed and in its blocking state an output resistance in the area of a few M-ohms and thus turns the outgoing wire into an antenna during this time
Bei der zweiten Gruppe von Annäherungsschaltern schwingt der Oszillator jedoch gerade dann, wenn ein Maschinenteil in der richtigen Position ist Dies erreicht man dadurch, daß man an dem Maschinenteil einen Ferrit anbringt, welcher die Güte des Schwinjkreises des Annäherungsschalters erhöht, wodurch dann die Schwingungen einsetzen. Zwar fallen Arinäherungsschalter selten aus. Ganz auszuschalten ist der Ausfall jedoch nicht Im Gegensatz zu ihrer zugehörigen Auswerteschaltung sitzen die Annäherungsschalter häufig recht ungeschützt und auf jeden Fall dort, wo sich irgendetwas bewegt. Durch diese bewegenden Teile können die Annäherungsschalter evtl. beschädigt und in ihrer Funktion beeinträchtigt werden, Ihr Anbringungsort ist oft Erschütterungen unterworfen. Manchmal werden sie von der Bohrmilch angespritzt, arbeiten in heißer Umgebung usw. Aber auch die in dem relativ kleinen, z. B. zylindrischen Annäherungsschalter-Gehäuse vorgesehenen Komponenten haben keine unendliche Lebensdauer und können ausfallen, es können Lötstellen brechen, die Spannungszufuhr der Stromversorgung kann unterbrochen werden usw. Bei Bauelementefehlem ist für die Praxis die Berücksichtigung der weitaus wahrscheinlichsten sogenannten Einfachfehler, d. h. Unterbrechung und/oder Kurzschlüsse, ausreichend.In the case of the second group of proximity switches, however, the oscillator oscillates precisely when a The machine part is in the correct position. This is achieved by turning the machine part Ferrite attaches, which increases the quality of the Schwinjkreis of the proximity switch, which then the Use vibrations. Ari proximity switches rarely fail. The failure is to be switched off completely but not. In contrast to their associated evaluation circuit, the proximity switches are often located quite unprotected and in any case where something is moving. Through these moving parts the proximity switches may be damaged and their function impaired; their location is often subject to vibrations. Sometimes will they are sprayed on by the drilling milk, work in a hot environment, etc. But also those in the relatively small, z. B. cylindrical proximity switch housing provided components have no infinite Lifetime and can fail, solder joints can break, the voltage supply of the power supply can be interrupted, etc. In the case of component errors, the consideration of the most likely so-called single error, d. H. Interruption and / or short circuits, sufficient.
Ferner können Annäherungsschalter fehlerhaft angeschlossen werden. Die Annäherungsschalter sind über ein Kabel mit der Auswerteschaltung verbunden, die weiter ab vom Ort des Geschehens vergleichsweise geschützt sitzt. Bislang hat man die Schaltung im Annäherungsschalter so aufgebaut, daß ζ. B. ein »L«-Signal oder aber ein »0«-Signal an der Ausgangsklemme des Annäherungsschalters erschienen ist Je nach Zuordnung bedeutet dieses Signal dann »Maschinenteil vorhanden« oder aber »Maschinenteil nicht vorhanden«. Durch Invertierung dieses Signals kann man dann diese Zuordnung nochmals ändern.Proximity switches can also be connected incorrectly. The proximity switches are over a cable connected to the evaluation circuit, which is comparatively protected from the scene sits. So far the circuit in the proximity switch has been set up in such a way that ζ. B. an "L" signal or a "0" signal has appeared at the output terminal of the proximity switch Depending on the assignment this signal then means "machine part available" or "machine part not available". This assignment can then be changed again by inverting this signal.
Die täuschende Anzeige bekannter Annäherungsschalter kommt nun davon her, daß durch irgendeinen Ausfall z. B. in der Stromversorgung oder eines Bauelements das »L«-Signal oder das »0«-Signal erscheint, ob-The deceptive display of known proximity switches comes from the fact that some Failure z. B. in the power supply or a component the "L" signal or the "0" signal appears whether-
wohl gemäß der tatsächlichen Stellung des Maschinenteils ein »O«-Signal oder aber ein »L«-Signal hätte erscheinen müssen. Dies kann zu den eingangs erwähnten großen Gefährdungen bzw. Störungen führen.probably an "O" signal or an "L" signal would have appeared depending on the actual position of the machine part have to. This can lead to the major hazards or malfunctions mentioned at the beginning.
Es wäre nun möglich, z. B. durch Redundanz die Sicherheit der Anzeige zu erhöhen. Eine größere Anzahl der Bauelemente setzt jedoch wieder die Ausfallwahrscheinlichkeit höher und ist vor allem teurer. Selbst bei einfacher Redundanz, bei der zwei Annäherungsschalter vorzusehen sind, ist diese Anordnung praktisch bereits doppelt so teuer wie ein einziger Annäherungsschalter, wobei der erhöhte Aufwand in der Auswertung für die Antivalenz- oder Äquivalenzkontrolle noch nicht berücksichtigt ist Wenn man die Bauelemente z. B. doppelt in einem einzigen Annäherungsschalter-Gehäuse unterbringt, so bedeutet dies abgesehen von der preislichen Erhöhung auch, daß das Annäherungsschalter-Gehäuse größer werden muß. Der Annäherungsschalter selbst soll jedoch einen möglichst kleinen P.aum einnehmen. It would now be possible e.g. B. security through redundancy to increase the display. However, a larger number of components again increases the probability of failure higher and above all more expensive. Even with simple redundancy, with two proximity switches are to be provided, this arrangement is practically twice as expensive as a single proximity switch, whereby the increased effort in the evaluation for the non-equivalence or equivalence control is not yet taken into account If you have the components z. B. twice in a single proximity switch housing accommodates, this also means, apart from the increase in price, that the proximity switch housing must get bigger. However, the proximity switch itself should occupy the smallest possible space.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Annäherungsschalter anzugeben, der bis zu seinen Ausgangsklemmen absolut sicher Gefährdungen oder Zerstörungen der eingangs genannten Art vermeidet, und zwar auch dann, wenn an ihm selbst irgendetwas ausfällt oder beschädigt wird. Die Lösung soll billig, d. h. die erhöhte Sicherheit soll keine wesentlichen Mehrkosten erfordern und es soll auch möglich sein, nach wie vor die Signale des Annäherungsschalters mit einem dreiadrigen Kabel zu übertragen.The object of the invention is to provide a proximity switch that extends to its output terminals absolutely safely avoids hazards or destruction of the type mentioned above, even then, if something fails or is damaged on itself. The solution should be cheap, i.e. H. the increased security should not require any significant additional costs and it should also be possible to continue to use the signals from the proximity switch to transmit with a three-core cable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Impedanzwandler ein Gegentaktverstärker mit niederohmigem Ausgang nachgeschaltet ist, der einen Wechselspannungsausgang hat.According to the invention, this object is achieved in that the impedance converter is a push-pull amplifier is connected downstream with a low-resistance output which has an AC voltage output.
Steht am Wechselspannungsausgang eine Wechselspannung an, dann bedeutet dies, daß alle Bauteile vor dem Ausgang funktionieren und daß das im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannte Objekt (wie z. B. ein Ferrit) vorhanden ist. Ferner werden wegen der Eigenschaften eines Gegentaktverstärkers die abgehenden Leitungen aus einem niederohmigen Speisewiderstand gespeist, und damit ist auch die Gefahr der Einstreuung fremder elektromagnetischer Wellen beseitigt.If there is an alternating voltage at the alternating voltage output, this means that all components are present the output function and that the object named in the preamble of the main claim (such as a ferrite) is available. Furthermore, because of the properties of a push-pull amplifier, the outgoing lines fed from a low-resistance feed resistor, and thus there is also the risk of interference foreign electromagnetic waves eliminated.
Es gelingt also mit einem minimalen Aufwand mindestens das zu erreichen, was sonst nur durch einfache Redundanz erreicht wird.With a minimum of effort, it is possible to achieve at least what would otherwise only be achieved with simple Redundancy is achieved.
Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß man sowok! an die Eigenschaften des Oszillators, vor allem aber an die Eigenschaften der nachfolgenden Verstärkerstufe, des nachfolgenden Kabels und der Auswerteschaltung nur niedere Anforderungen stellen muß. In diesem Fall kann der Frequenzteiler entfallen.The features of claim 2 e r enough that one sook! on the properties of the oscillator, but above all on the properties of the downstream amplifier stage, the downstream cable and the evaluation circuit only has to make low demands. In this case the frequency divider can be omitted.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man, daß man mit einem Oszillator arbeiten kann, der räumlich klein ist, was bei Annäherungsschaltern wichtig ist. Ferner hat man hier die Möglichkeit, auf einfachere Weise Oszillatoren höherer Güte und Stabilität zu erzielen. Man gewinnt hier mehr, als daß man durch den zusätzlichen Frequenzteiler verliert.The features of claim 3 mean that you can work with an oscillator that is spatially is small, which is important with proximity switches. You also have the option of choosing simpler ones Way to achieve higher quality oscillators and stability. You gain more here than you gain through the additional frequency divider loses.
Durch die Merkmale des Anspruchs 4 kann man einem alten Übel abhelfen. Normalerweise zeigt das Vorhandensein eines Teils an, daß ein »Gut«-Signal abgegeben werden sollte. Elektronische, berührungslose Sicherheitsgeber lassen sich dann einfacher aufbauen, wenn beim Fehlen eines Teils ein »Gut«-Signal abgegeben wird. Bislang hat man sich hier damit beholfen, daß man den Spulen des Oszillators ein Loch angeboten hat Dieses Loch ist konstruktiv schlechter zu verwirküchen als der Teil selbst Durch die Merkmale des Anspruchs 11 kann man nun den Spulen des Oszillators ein Teil (z. B. einen Ferritkern) anbieten, und am Ausgang entsteht das richtige Signal. Durch diese Anordnung wird auch die Gefahr der Manipulierbarkeit verringert Eine Bedienungsperson, die das technische Prinzip normalerweise nicht kennt, kann diesen Schalter mittels eines einfachen Werkstücks aus Metall oder Kunststoff nicht »überlisten«, um Überwachungsfunktionen auszuschalten. The features of claim 4 can remedy an old evil. Usually shows that Presence of a part indicates that a "good" signal should be given. Electronic, non-contact Safety transmitters can then be set up more easily if a “good” signal is given when a part is missing will. So far one has managed to do this by offering the coils of the oscillator a hole This hole is structurally more difficult to realize than the part itself by the features of the claim 11 you can now offer a part (e.g. a ferrite core) to the coils of the oscillator, and at the output the right signal is created. This arrangement also reduces the risk of manipulation An operator who normally does not know the technical principle can use this switch a simple workpiece made of metal or plastic does not »outsmart« in order to switch off the monitoring functions.
Schließlich führt das Schaltsignal bei dieser Lösung auch dann einen ungefährlichen Zustand der Maschine herbei, wenn der Schalter selbst gewaltsam aus seiner Befestigung gelöst wird und nicht mehr durch das Betätigungselement erreicht werden kann.Finally, with this solution, the switching signal also leads to a safe state of the machine when the switch itself is forcibly released from its fastening and no longer by the actuating element can be reached.
Zur Erfindung selbst ist noch zu sagen, daß man bei ihr bewußt auf jedes Invertieren verzichtet, wenn ein Teil vorliegt und ein »Gut«-Signal vorliegen soll, und auch die Phasenbeziehungen des Wechsel-Signals bewußt völlig außer acht läßt.Regarding the invention itself, it should also be said that you consciously dispense with inverting it when a Part is present and a "good" signal should be present, and also the phase relationships of the alternating signal consciously completely disregards it.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die einzige Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines Annäherungsschalters mit angedeutetem Übertragungskabel und der Auswerteschaltung, ebenfalls in Blockbilddarstellung.The invention is described below on the basis of a preferred exemplary embodiment. The only The drawing shows a block diagram of a proximity switch with an indicated transmission cable and the Evaluation circuit, also in block diagram representation.
In einem fingerartigen Gehäuse 11 ist ein Sicherheitsschalter vorgesehen. Er umfaßt zwei Spulen L 1 und L 2, die Teil eines Oszillators O sind. Die Ausgangsspannung des Oszillators O kommt zu einem Verstärker Vl. Seine Ausgangsspannung teilt ein Frequenzteiler FT herunter und speist einen Gegentaktverstärker V2. Wie ersichtlich ist, werden dem Oszillator O, dem Verstärker VI1 dem Frequenzteiler FTund dem Gegentaktverstärker V2 eine Speisespannung über die Klemmen 1, 3 zugeführt. Am Ausgang 4 steht das Wechselsignal an.A safety switch is provided in a finger-like housing 11. It comprises two coils L 1 and L 2, which are part of an oscillator O. The output voltage of the oscillator O comes to an amplifier Vl. A frequency divider FT divides its output voltage down and feeds a push-pull amplifier V2. As can be seen, a supply voltage is fed to the oscillator O, the amplifier V I 1, the frequency divider FT and the push-pull amplifier V2 via the terminals 1, 3. The alternating signal is available at output 4.
Links von den gabelförmig angeordneten Spulen L1, L 2 ist ein Ferrit 12 vorgesehen. Ehe er zwischen die Spulen LX, L2 eintaucht, besteht nur eine schwache magnetische Kopplung und der Oszillator O schwingt nicht Taucht der Ferrit 12 zwischen die Spulen L 1, L 2 ein, dann fängt der Oszillator O an zu schwingen.A ferrite 12 is provided to the left of the fork-shaped coils L 1, L 2. Before it dips between the coils LX, L2 , there is only a weak magnetic coupling and the oscillator O does not oscillate. If the ferrite 12 dips between the coils L 1, L 2 , the oscillator O begins to oscillate.
Zwischen dem Gehäuse 11 des Annäherungsschalters und einem Auswertegerät 13 ist ein Übertragungskabel mit den Adern 14,16,17 zwischengeschaltet. Die Adern 14, 17 dienen der Stromversorgung. Die Ader 16 dient der Übertragung des Arbeitssignals.Between the housing 11 of the proximity switch and an evaluation device 13, a transmission cable with the wires 14, 16, 17 is interposed. The veins 14, 17 are used for power supply. The wire 16 is used to transmit the work signal.
An den Punkten 1, 2, 3 ist das Auswertegerät 13 mit dem Übertragungskabel verbunden.The evaluation device 13 is connected to the transmission cable at points 1, 2, 3.
Das Auswertegerät 13 besitzt an seinem Eingang einen Bandpaß BP, einen Leistungs-Wechselspannungsverstärker V3, einen Übertrager Ü, einen Gleichrichter Gund schließlich ein Ausgangs-Relais dl. Rechts ist die Stromversorgung N dargestellt. Es wird also stets nur das Wechselsignal dazu benutzt, ein Gleich-Ausgangssignal zu erzeugen. Niemals kann bei einer solchen Schaltung ein Fehler und/oder bei fehlendem Ferrit 12 ein Ausgangssignal entstehen, das ,Gui« bedeuten könnte. Diese Sicherheit wird mit minimalem Aufwand erreicht.The evaluation device 13 has at its input a bandpass filter BP, a power AC voltage amplifier V3, a transformer U, a rectifier G and finally an output relay dl. The power supply N is shown on the right. So it is always only the alternating signal used to generate a DC output signal. With such a circuit, an error and / or, if the ferrite 12 is missing, an output signal that could mean "Gui" can never arise. This security is achieved with minimal effort.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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