DE29716359U1 - Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands - Google Patents
Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren BetriebszustandsInfo
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Description
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 11.09.97
Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung
eines sicheren Betriebszustands nach Anspruch 1.
Es ist bekannt, daß insbesondere Werkzeugmaschinen sicherheitsgerichtete
Funktionen aufweisen. Dabei wird überwacht, ob durch einen Benutzer derart auf die Werkzeugmaschine eingewirkt wird, daß ein bezüglich der Betriebssicherheit
problematischer Betriebszustand der Werkzeugmaschine entstehen kann. Eine derartige Benutzereinwirkung kann beispielsweise
daraus bestehen, daß der Benutzer die Schutztür zum Arbeitsraum öffnet, während die Werkzeugmaschine ein NC-Programm mit hoher Geschwindigkeit
abarbeitet. Dies wird von Detektoren an der Schutztür detektiert und die Steuerung der Werkzeugmaschine stellt einen sicheren Betriebszustand her,
indem beispielsweise die Bearbeitungsgeschwindigkeit auf eine sicher begrenzte Geschwindigkeit verringert oder ein sicheren Halt durchgeführt wird.
Dadurch wird sichergestellt, daß sich der Benutzer auch beim Eindringen in
den Arbeitsraum keine schweren Verletzungen zuziehen kann.
Dabei kann jedoch das Problem auftreten, daß die Leitungen, die die Detektoren,
z.B. der Schutztür, mit der Steuereinheit verbinden aufgrund von Alterung, mechanischer Beschädigung oder versehentliches Ausstecken
keine fehlerfreie Verbindung mehr zwischen Detektor und Steuereinheit herstellen
und daher ein problematischer Betriebszustand nicht erkannt werden kann.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Anordnung anzugeben, bei dem die
Betriebssicherheit einer Werkzeugmaschine auch dann schnellstmöglich gewährleistet werden kann, wenn die Leitungen zwischen der Steuereinheit
und den zur Detektion eines sicheren Betriebszustands benutzten Detektoren schadhaft werden.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß die Signalpegel
auf den Statusleitungen zu und von den entsprechenden Detektoren zur Signalisierung
eines sicheren Betriebszustandes immer aktiv durch Anlegen eines bestimmten Signaipegeis am Eingang des jeweiligen Detektors gehaiten
werden müssen. Ist dies aufgrund einer Unterbrechung nicht mehr der
Fall, wechselt der Signalpegel auf der Statusleitung ohne Benutzereinwirkung, wodurch automatisch ein unsicherer Betriebszustand signalisiert wird.
Das bedeutet, daß der Eingang der Steuereinheit im sicheren Betriebszustand über den Detektor mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Dann
wird aufgrund der Unterbrechung der Eingang der Steuereinheit von der Spannungsquelle getrennt und der Signalpegel am Eingang der Steuereinheit
nimmt automatisch aufgrund des am Eingang der Steuereinheit vorgesehenen Widerstands einen anderen Signalpegel an.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine mögliche schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen
Anordnung und
Fig. 2: eine alternative schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen
Anordnung.
Fig. 1 zeigt eine einfache schaltungstechnische Realisierung zur Durchführung
des Verfahrens. Dabei wird davon ausgegangen, daß der als Detektor D verwendete Taster automatisch durch eine geschlossene Schutztür, die
den Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine begrenzt, geschlossen wird. Bei geöffneter Schutztür unterbricht der Detektor D die Statusleitung zwischen
Versorgungsspannung einer ersten Spannungsquelle Uv1 und dem Eingang der Steuereinheit ST. Weiterhin ist ein Widerstand R vorgesehen, der den
Eingang der Steuereinheit ST mit Masse, dies entspricht einer zweiten Spannungsquelle Uv2 mit Versorgungsspannung OV, verbändet und daher
als Pull-Down Widerstand wirkt, so daß bei geöffneter Schutztür am Eingang
der Steuereinheit ST ein niedriger Signalpegel (logisch „0") eingestellt wird.
Der Widerstand R wird so hochohmig gewählt, daß bei geschlossenem Taster
ein hoher Signalpegel (logisch „1") am Eingang der Steuereinheit ST anliegt.
Solange der Taster eine geschlossene Schutztür und damit einen sicheren
Betriebszustand der Werkzeugmaschine durch einen hohen Signalpegel am Eingang der Steuereinheit ST signalisiert, können alle Funktionen der Werkzeugmaschine
durchgeführt werden. Sobald die Schutztür geöffnet wird, öffnet sich auch der Taster und die Statusleitung wird unterbrochen. Die zweite
Spannungsquelle Uv2 wird dann über den Widerstand R am Eingang der Steuereinheit ST einen niedrigeren Signalpegel einstellen, da die erste Versorgungsspannung
Uv1 nicht mehr mit dem Eingang der Steuereinheit ST verbunden ist. Dadurch wird der Steuereinheit ST signalisiert, daß kein si-
-4-
cherer Betriebszustand mehr vorliegt und die Steuereinheit ST begrenzt
daraufhin die Funktionalität der Werkzeugmaschine derart, daß ein sicherer Betrieb dennoch möglich ist. Dies kann dadurch geschehen, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit
der Werkzeugmaschine auf eine sicher reduzierte Geschwindigkeit begrenzt wird oder daß ein sicherer Halt der Werkzeugmaschine
durchgeführt wird.
Sobald ein Kabelbruch vorliegt, so daß der Eingang der Steuereinheit ST
nicht mehr mit der ersten Spannungsquelle Uv1 verbunden ist, kann auch durch den Detektor D kein sicherer oder unsicherer Betriebszustand mehr
detektiert werden. Dann empfiehlt es sich, abhängig von dem mittels des jeweiligen Detektors D festgestellten Sicherheitskriterium (Schutztür, Achskonfiguration,
Notausschalter, usw.) dieses automatisch als nicht erfüllt anzunehmen.
Für die Schutztür zum Arbeitsraum bedeutet dies, daß diese automatisch als
geöffnet angenommen wird. Bei einem Kabelbruch der Statusleitung beispielsweise eines Notausschalters würde dieser automatisch als betätigt
angenommen werden. Bei einer Unterbrechung der Statusleitungen der Achskonfiguration wird automatisch der kleinste Arbeitsbereich eingestellt.
Dadurch werden automatisch genau die für das aufgrund des Kabelbruchs nicht mehr detektierbare Sicherheitskriterium erforderlichen Schutzmaßnahmen
ausgelöst, ohne den Betrieb der Werkzeugmaschine unnötig zu behindern. So kann bei einem Kabelbruch in der Leitung zum Detektor der
Schutztür ein Weiterarbeiten der Werkzeugmaschine mit sicher reduzierter Geschwindigkeit noch möglich sein, wohingegen bei einem Kabelbruch in
der Leitung zum Notausschalter ein sofortiger sicherer Halt zwingend erforderlich
ist.
Bei einem Kabelbruch ist die Verbindung des Eingangs der Steuereinheit ST
mit der ersten Versorgungsspannung Uv1 unterbrochen, der Signalpegel am Eingang der Steuereinheit ST wechselt und die Steuereinheit ST interpretiert
-5-
dies, aufgrund der speziellen Wahl der Signalpegel für sicheren bzw. unsicheren
Betriebszustand, ebenfalls als unsicheren Betriebszustand und löst entsprechende Maßnahmen zur Wiederherstellung eines sicheren Betriebszustands
aus. Somit entspricht die Reaktion der Steuereinheit ST auf einen Kabelbruch der Statusleitung eines Detektors D genau der Reaktion der
Steuereinheit ST auf eine Detektion eines unsicheren Zustands durch den Detektor D, auf dessen Statusleitung eine Unterbrechung aufgetreten ist.
In Fig. 2 ist eine alternative Schaltungsanordnung zu Fig. 1 dargestellt, die
aber prinzipiell analog zur oben beschriebenen arbeitet. Der Eingang des Detektors D wird mit Masse verbunden, was einer Verbindung mit einer ersten
Spannungsquelle Uv1 für die Versorgungsspannung von Null Volt entspricht. Der Ausgang des Detektors D wird mit einem Eingang der Steuereinheit
ST verbunden, in der das Detektorsignai ausgewertet wird. Dabei wird der Steuereinheit ST durch einen hohen Spannungspegel (logisch „1")
ein unsicherer Betriebszustand und durch einen niedrigen Spannungspegel
(logisch „0") ein sicherer Betriebszustand signalisiert. Weiterhin wird über
einen Widerstand R, der als PuIl-Up Widerstand wirkt, die zweite Versorgungsspannung
mit dem Eingang der Steuereinheit ST verbunden. 20
Im Vergleich zur ersten Realisierungsform werden hier lediglich die am Detektor
D und Widerstand R anliegenden Versorgungsspannungen Uv vertauscht, wodurch auch die Signalpegel für sicheren und unsicheren Betriebszustand
verglichen mit Fig. 1 vertauscht werden. 25
Daher ist auch die Wirkungsweise prinzipiell gleich der des ersten Ausführungsbeispiels.
Sobald auf der Statusleitung eine Störung durch eine Unterbrechung auftritt, wird der Spannungspegel auf der Statusleitung unabhängig
vom Detektorsignal über den PuII-Up Widerstand R mit der zweiten Spannungsquelle
verbunden. Dadurch wechselt der Spannungspegel am Eingang der Steuereinheit ST von niedrig (logisch „0") auf hoch (logisch „1"), wodurch
der Steuereinheit ST ein unsicherer Betriebszustand signalisiert wird. Ab-
-6-
hängig von der überwachten Statusieitung wird die Steuereinheit ST unverzüglich
Maßnahmen zur Wiederherstellung eines sicheren Betriebszustands auslösen.
Bei beiden Realisierungsformen ist dabei wichtig, daß der PuII-Up oder PuII-Down
Widerstand R unmittelbar am Eingang der Steuereinheit ST vorgesehen ist, da eine Unterbrechung der Statusleitung zwischen Widerstand R
und Steuereinheit ST nicht eindeutig festgestellt werden kann.
Um zusätzliche Redundanz in die Schaltung einzufügen und damit die Signalisierung
eines unsicheren Betriebszustands oder eines Kabeibruchs noch zuverlässiger zu gestalten, kann der Widerstand R, der den Signalpegel
auf der Statusieitung bei Kabeibruch oder im unsicheren Betriebszustand
verändert, als Parallelschaltung aus mehreren Widerständen realisiert werden. Dadurch wird auch dann noch zuverlässig ein unsicherer Betriebszustand
signalisiert, wenn ein Widerstand eine Unterbrechung und damit einen unendlich hohen Widerstandswert aufweist. Die parallel geschalteten Widerstände
sollten dabei möglichst gleiche Widerstandswerte aufweisen.
Die Schaltungsanordnung kann selbstverständlich für alle Statusleitungen
von Detektoren angewandt werden, deren Funktion und korrekte Auswertung aufgrund ihrer Bedeutung für die Betriebssicherheit von Bedeutung
sind, beispielsweise Notausschalter, Schlüsselschalter für die Betriebsart,
Schalter für die Achskonfiguration, Spannungsüberwachung, Temperaturüberwachung,
Reset-Schalter und Drehzahlüberwachung. Für jeden Detektor bzw. jede Statusleitung ist in der Steuereinheit ST mindestens eine
Maßnahme gespeichert, die bei einer Unterbrechung automatisch ausgelöst wird.
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands
bei einer Werkzeugmaschine, bei der Detektoren (D), welche sicherheitsrelevante Betriebszustände detektieren, über eine Statusleitung
mit einer Steuereinheit (ST) zur Auswertung der Detektorsignale verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang eines Detektors
(D) mit Mitteln (Uv1) zum Einstellen eines Signalpegels verbunden ist und daß ein Eingang der Steuereinheit (ST) für eine Statusleitung mit
Mitteln (R) zum Verändern eines Signalpegels verbunden ist, wodurch der Signalpege! der Statusleitung automatisch verändert wird, wenn der Eingang
der Steuereinheit (ST) nicht mehr mit Mitteln (Uv1) zum Einstellen eines Signalpegels verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel (Uv1) zum Einstellen eines Signalpegels eine Spannungsquelle (Uv1) beinhalten.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (R) zum Verändern eines Signalpegels eine Spannungsquelle (Uv2) und ein widerstandsbehaftetes Bauteil (R) beinhalten und
daß der Eingang der Steuereinheit (ST) über das widerstandsbehaftete Bauteil (R) mit der Spannungsquelle (Uv2) verbunden ist.
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-8-
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das widerstandsbehaftete Bauteil (R) durch einen oder mehrere parallel geschaltete ohmsche Widerstände (R) realisiert wird.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (R) zum Verändern eines Signalpegels in unmittelbarer Nähe des Eingangs der Steuereinheit (ST) angeordnet sind.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (R) zum Verändern eines Signalpegels in die Steuereinheit (ST) integriert sind.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Spannungsquelle (Uv1) einen Signalpegel ausgibt, welcher der Steuereinheit einen ersten logischen Zustand signalisiert
und der Eingang der Steuereinheit (ST) über den PuII-Up Widerstand (R) mit einer zweiten Spannungsquelle (Uv2) verbunden ist, die einen
Signalpegel ausgibt, welcher der Steuereinheit (ST) einen zweiten logischen Zustand signalisiert oder daß die erste Spannungsquelle (Uv1)
einen Signalpegel ausgibt, welcher der Steuereinheit einen zweiten logischen Zustand signalisiert und der Eingang der Steuereinheit (ST) über
den Puli-Down Widerstand (R) mit einer zweiten Spannungsquelle (Uv2)verbunden ist, die einen Signalpegel ausgibt, welcher der Steuereinheit
(ST) einen ersten logischen Zustand signalisiert.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29716359U DE29716359U1 (de) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29716359U DE29716359U1 (de) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29716359U1 true DE29716359U1 (de) | 1997-11-06 |
Family
ID=8045876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29716359U Expired - Lifetime DE29716359U1 (de) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Schaltungsanordnung zur automatischen Einstellung eines sicheren Betriebszustands |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29716359U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008048780A1 (de) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Franz Kessler Gmbh | Werkzeugmaschinenmotoreinheit |
| DE102014014911B4 (de) * | 2013-10-15 | 2020-12-24 | Fanuc Corporation | Numerische Steuerung mit einem Betriebseinstellungsbildschirm |
-
1997
- 1997-09-11 DE DE29716359U patent/DE29716359U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102008048780A1 (de) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Franz Kessler Gmbh | Werkzeugmaschinenmotoreinheit |
| DE102008048780B4 (de) * | 2008-09-24 | 2016-02-18 | Franz Kessler Gmbh | Werkzeugmaschinenmotoreinheit |
| DE102014014911B4 (de) * | 2013-10-15 | 2020-12-24 | Fanuc Corporation | Numerische Steuerung mit einem Betriebseinstellungsbildschirm |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971218 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001213 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030926 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20051006 |
|
| R071 | Expiry of right |