DE3703859C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Positionsschalteinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Positionsschalteinrichtung ist aus der DE 34 04 878 A1 bekannt. Es handelt sich dabei um eine Maschinenschutzschaltung, deren Schaltglieder einander selbst überwachen sollen.

Die bekannte Positionsschalteinrichtung erfordet zwangsgeführte Relais mit einer Vielzahl von Kontakten und Strompfaden. Für bestimmte Anwendungsfälle sind die Kosten dieser Positionsschaltung zu hoch. Dazu kommt, daß bei zwangsgeführten Relais eine Zulassungsbeschränkung hinsichtlich der Schaltleistung besteht.

Die DE 28 31 089 C2 zeigt eine Schaltungsanordnung, die von einem Hindernis in einem Lichtvorhang gesteuert, eine Maschine zum Stillstand bringt, bzw. nicht anlaufen läßt. Die Schaltungsanordnung umfaßt fünf Relais, von denen eines mit Ansprechverzögerung arbeitet, und die je mit einer Vielzahl von miteinander wechselweise verknüpften Kontakten ausgerüstet sind. Die Kontakte der Relais werden im Rhythmus der Maschine selbsttätig auf Funktionsfähigkeit geprüft. Im Fall einer Kontaktverschweißung wird das Weiterlaufen der Maschine unterbunden. Auch diese Schalteinrichtung benötigt teure Relais mit zwangsgeführten Kontakten sowie eine aufwendige Verknüpfungsschaltung.

Die DD-PS 86 525 beschreibt eine Zweihand-Sicherheitsschaltung, die zwei Relais, Widerstände und Kondensatoren aufweist und die einen Maschinenstromkreis nur dann zu schließen erlaubt, wenn zwei Handschalter gleichzeitig betätigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine berührungslos wirkende elektrische Positionsschalteinrichtung der eingangs genannten Art, unter erheblicher Vereinfachung, so auszubilden, daß die Arbeitsweise der Positionsschaltglieder zuverlässig kontrolliert wird und die einwandfreie Funktion der Steuerleitung auf Kabelschluß und Kabelbruch laufend überwacht wird, wobei eine zweifache Fehlersicherheit gewährleistet sein soll und Fehler, die nicht mit zweifacher Fehlersicherheit abgedeckt sind, spätestens beim nächsten Schaltzyklus den externen Steuerkreis unterbrechen.

Diese Aufgabe wird bei einer Positionsschalteinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 durch dessen Kennzeichnungsmerkmale gelöst.

Die Positionsschaltglieder (Schließer und Öffner) sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß der Schließer vor dem Öffner betätigt wird. Dies läßt sich bei praktisch allen Maschinenschutzvorrichtungen realisieren, und hilfsweise durch eine Ansprechverzögerung des Öffners erzwingen. Die drei Relais müssen nacheinander in Freigabeposition gehen, um den Steuerstromkreis der Maschine zu schließen. Die Positionsschalteinrichtung sorgt dafür, daß zuerst das Hilfsrelais anzieht, dann das Öffnerrelais abfällt und schließlich das Schließerrelais anzieht, obwohl der, als berührungslos arbeitender Sensor ausgebildete Schließer das erstbetätigte Schaltglied darstellt.

Die erfindungsgemäße Positionsschalteinrichtung arbeitet so, daß bei Beginn der Relaisschaltfolge zunächst abgefragt wird, ob die beiden von den Positionsschaltgliedern betätigten Relais auch vorher tatsächlich in ihren Ruhepositionen waren. Wesentlich ist, daß mit der Erfindung die einwandfreie Funktion der Sensorkontakte und der einwandfreie Zustand der Steuerleitungen zwischen den Sensoren und der Auswerteeinheit kontrolliert wird. Die erfindungsgemäße Positionsschalteinrichtung erfüllt weiterhin die geforderte Sicherheit gegen Manipulationen.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, sei die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Positionsschalteinrichtung ohne angelegte Spannung bei nicht betätigten Positionsschaltgliedern sowie die Stellung der zugehörigen Kontakte im exter­ nen Steuerkreis,

Fig. 2 die Positionsschalteinrichtung entsprechend Fig. 1, jedoch nach Anlegen der Spannung,

Fig. 3 die Positionsschalteinrichtung nach Betätigen des ersten Positions­ schaltgliedes, bevor jedoch das 2. Positions­ schaltglied betätigt wird,

Fig. 4 die Positionsschalteinrichtung unmittelbar nach Betätigung beider Positionsschaltglieder, bevor jedoch das letzte Relais angezogen hat,

Fig. 5 die Positionsschalteinrichtung nach Beendigung des Arbeitszyklus und

Fig. 6 die Positionsschalteinrichtung, bei der die beiden Positionsschalt­ glieder noch betätigt sind, die Spannung jedoch zwischenzeitlich unterbrochen und wieder einge­ schaltet worden ist,

Fig. 7-9 Einbaubeispiele der Positionsschalteinrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Positionsschalteinrichtung umfaßt ein Sensorteil mit zwei Positionsschaltgliedern S1, S2, nämlich einem sogenannten Schließer S1 und einem Öffner S2. Der Aus­ gang des Schließers S1 ist mit einem ersten Relais 10 und der Ausgang des Öffners S2 ist mit einem zweiten Relais 20 verbunden. Das zweite Relais 20 hat einen Wechslerkontakt 21, der mit dem Ausgang des Schließers S1 verbunden ist. Der Wechsler­ kontakt 21 des zweiten Relais 20 verbindet in der in Fig. 1 gezeigten Stellung den Ausgang des Schließers S1 über einen in Fig. 1 geöffneten Haltekontakt 31 mit einem dritten Relais (Hilfsrelais) 30 und in der in Fig. 2 dargestellten anderen Stellung über einen Ruhekontakt 11 des ersten Relais 10 mit dem Hilfsrelais 30. Dem ersten Relais 10 ist eine aus einem Konden­ sator und einem Widerstand bestehende Baugruppe (RC-Glied) 13 parallel geschaltet. Die drei Relais 10, 20, 30, haben jeweils ei­ nen weiteren Kontakt (Schaltkontakt) 12, 22 und 32, die in einem externen Steuerkreis hintereinander geschaltet sind, der in den Figuren mit "Ausgang" bezeichnet ist.

Die vorstehend beschriebene einfache Relaisschaltung ist in der Lage, Fehler, die sich nicht spätestens beim näch­ sten Schaltzyklus bemerkbar machen, mit zweifacher Fehler­ sicherheit zu erkennen. Fehler, die nicht mit zweifacher Fehlersicherheit abgedeckt sind, wirken sich spätestens beim nächsten Schaltzyklus so aus, daß die Maschine nicht eingeschaltet werden kann.

Der Sensorteil ist in der Maschine so angeordnet, daß die beiden Positionsschaltglieder S1, S2 sehr kurz nacheinander betä­ tigt werden und zwar erfolgt die Betätigung des Schließers S1 vor dem Öffner S2. Im Schaltzustand gemäß Fig. 1 sind die beiden Positionsschaltglieder S1, S2 nicht betätigt. Der Öff­ ner S2 ist geschlossen. Da jedoch keine Spannung anliegt, ist das zweite Relais 20 abgefallen. Der zugehörige Schaltkontakt 22 im externen Steuerkreis ist ein Ruhekontakt, der somit ge­ schlossen ist. Die beiden anderen Schaltkontakte 12, 32 der Re­ lais 10, 30 sind geöffnet.

Sobald die Schaltung an Spannung gelegt wird (Fig. 2) zieht das zweite Relais 20 an und betätigt den Wechslerkontakt 21, so daß der Stromzweig über den Ruhekontakt 11 des ersten Relais 10 zum Hilfsrelais 30 aktiviert ist. Im angezogenen Zustand des zweiten Relais 20 ist sein Schaltkontakt 22 im externen Steuerkreis geöffnet. Gemäß Fig. 2 sind alle drei hinter­ einanderliegenden Schaltkontakte 12, 22, 32 offen.

Wird nun gemäß Fig. 3 das erste Positionsschaltglied (Schließer S1) betätigt, so erhält sein Strom, so daß das Hilfsrelais 30 über den Wechslerkontakt 21 und den Ruhekontakt 11 anzieht. Gleich­ zeitig schließt der Haltekontakt 31 des Hilfsrelais 30. Das RC-Glied 13 sorgt für eine Anzugverzögerung des ersten Relais 10, das vorläufig im abgefallenen Zustand verharrt. Der Öffner S2 hat noch nicht angesprochen, sodaß das zweite Re­ lais 20 im angezogenen Zustand verbleibt. Der Schaltkontakt 32 des Hilfsrelais 30 im externen Steuerkreis ist geschlossen. Die beiden anderen Schaltkontakte 12 und 22 der Relais 10 und 20 sind weiterhin geöffnet.

Gemäß Fig. 4 wird das zweite Positionsschaltglied (Öffner S2) kurz nach Betätigung des Schließers S1 betätigt, mit der Folge, daß der Öffner S2 öffnet und das zweite Relais 20 abfällt, wodurch ein Wechslerkontakt 21 umschaltet. Da der Haltekon­ takt 31 sich in Schließstellung befindet, erhält das Hilfsrelais 30 über diesen Haltekontakt 31 weiterhin Strom, so daß es im angezogenen Zustand verbleibt. Der Schaltkontakt 22 des zweiten Relais 20 im externen Steuerkreis, der ja als Ruhe­ kontakt ausgebildet ist, gelangt nun in Schließstellung. Aufgrund des RC-Gliedes 13 hat das erste Relais 10 immer noch nicht angezogen.

Gemäß Fig. 5 sind beide Positionsschaltglieder (Schließer S1 und Öffner S2) weiterhin betätigt, jedoch ist nunmehr die Anzugverzögerung durch das RC-Glied 13 abgelaufen und es wird nunmehr auch das erste Relais 10 betätigt, wodurch sein Schaltkontakt (Schließerkontakt) 12 im externen Steuerkreis in Schließstel­ lung gelangt. Alle drei hintereinander liegenden Schaltkon­ takte 12, 22, 32 sind geschlossen, so daß die angeschlossene Maschine anlaufen kann. Mit dem Anziehen des ersten Relais 10 öff­ net sein Ruhekontakt 11.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß bei Beginn der Relais­ schaltfolge zunächst abgefragt wird, ob die beiden von den Positionsschaltgliedern, nämlich dem Schließer S1 und dem Öffner S2 betätigten Relais 10 und 20 auch vorher tatsäch­ lich in ihren Ruhepositionen waren. Dank der Anzugverzögerung des RC-Gliedes 13 spricht das erste Relais 10 mit einer zeitlichen Verzögerung von etwa 300 Millisekunden an. Diese Verzögerung reicht aus, um zu gewährleisten, daß vorher das zweite Relais 20 abgefallen ist. Der Zyklus des Anlaufes der Relaissteuerung wird also nur dann fortgesetzt, wenn der Ruhekontakt 11 des ersten Relais 10 über den Arbeitskontakt 21 des zweiten Relais 20 Strom auf die Spu­ le des Hilfsrelais 30 geben kann.

Die vorstehend beschriebene Schaltung gewährleistet weiter­ hin, daß beim Einschalten der Versorgungsspannung die Maschine erst anlaufen kann, wenn eines der Schutzgitter geöffnet und anschließend wieder geschlossen wurde. Diese Funktion wird anhand von Fig. 6 erklärt. Der Schließer S1 und der Öffner S2 befinden sich noch in ihren Betätigungs­ stellungen. Wird nun erneut Spannung an die Positionsschalteinrichtung ge­ legt, so bleibt das zweite Relais 20 im abgefallenen Zustand und da sein Wechslerkontakt 21 den Stromzweig mit dem offenen Halte­ kontakt 31 des Hilfsrelais 30 verbindet, kann das Hilfsre­ lais 30 nicht anziehen. Der Schaltkontakt 32 im externen Steuer­ kreis bleibt also geöffnet. Nach Ablauf der Anzugverzögerung spricht zwar das erste Relais 10 an und schließt den Schaltkontakt 12 im externen Stromkreis, jedoch kann dieser wegen des geöff­ neten Schaltkontaktes 32 nicht aktiviert werden. Erst wenn die Betätigung des Schließers S1 und des Öffners S2 durch Öffnen des Maschinenschutzgitters aufgehoben ist, der Schließer S1 also offen und der Öffner S2 geschlossen sind, kann durch erneutes Schließen des Schutzgitters der Arbeitszyklus der Positionsschalteinrichtung anlaufen.

Bei der vorstehenden Positionsschalteinrichtung wurde vorausgesetzt, daß der Schließer S1 vor dem Öffner S2 betätigt wird. Dies ist durch eine entsprechende mechanische Anordnung der beiden Positionsschaltglieder in der Regel möglich. Soll­ te von der Positonsschalteinrichtung gefordert werden, daß sie auch arbei­ tet, wenn beide Positionsschaltglieder gleichzeitig oder der Öffner vor dem Schließer betätigt werden, so läßt sich dies mit einem weiteren RC-Glied realisieren, das dem zweiten Relais 20 parallel geschaltet wird, womit eine Abfallsverzö­ gerung dieses zweiten Relais 20 erreicht wird. Diese Abfallverzö­ gerung muß jedoch so eingestellt werden, daß immer gewähr­ leistet ist, daß das zweite Relais 20 abfällt, bevor das erste Relais 10 anziehen kann.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Gehäuse 40 in Ansicht (Fig. 7) und Draufsicht (Fig. 8), das die vorbeschriebene Positionsschalteinrichtung enthält und zum Einbau in Schaltschränken ausge­ bildet ist. Das Gehäuse 40 hat einen Führungsschlitz 42 mittels dessen das Gehäuse 40 auf einer Befestigungsschiene des Schaltschrankes festgeklemmt werden kann. Die mit 1′ und 2′ bezeichneten Anschlußklemmen werden an das 220-V- Netz angeschlossen. Klemme 10′ wird mit "Erde" verbunden. Klemme 3′ hat keinen Anschluß. An Klemme 4′ wird die Netz­ spannung gelegt. Klemme 5′ ist Ausgang zur Maschine, die durch die erfindungsgemäße Maschinenschutzschaltung kon­ trolliert wird. An die Klemmen 6′, 7′ und 8′, 9′ sind die Kon­ takte der beiden Positionsschaltglieder S1 und S2 des an der Maschine befestigten Magnetschalters angeschlossen.

Fig. 9 zeigt einen Maschinenschutzschalter 50, dessen Gehäuse 52 die beiden Positionsschaltglieder S1 und S2 sowie die ge­ samte vorbeschriebene Positionsschalteinrichtung mit den drei Relais 10, 20, 30, dem RC-Glied 13, und ggf. einen Gleichrichter enthält. Das Gehäuse S2 wird an der Maschine so angeschraubt, daß ein Dauermagnet an einem öffenbaren Schutzgitter die Positionsschaltglieder S1 und S2 in der beschriebenen Weise betätigt.

Claims (3)

1. Berührungslos wirkende elektrische Positionsschalteinrichtung mit zwei Positionsschaltgliedern, die drei zugeordnete Relais betätigen, die intern miteinander verbundene Kontakte sowie Schaltkontakte aufweisen, welche in einem externen Steuerkreis in Reihe angeordnet sind und wobei einem Relais ein Verzögerungsglied zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Positionsschaltglied (S1) als Schließer und das andere Positionsschaltglied (S2) als Öffner arbeitet, daß der Kontakt des ersten Relais (10) ein Ruhekontakt (11), der des zweiten Relais (20) ein Wechslerkontakt (21) und der des als Hilfsrelais arbeitenden dritten Relais (30) ein Haltekontakt (31) ist, daß die beiden Positionsschaltglieder (S1, S2) ihre jeweiligen Relais (10, 20) direkt ansteuern, daß der Schließer (S1) über den Wechslerkontakt (21) und den Ruhekontakt (11) mit dem Hilfsrelais (30) verbunden ist, daß dem ersten Relais (10) eine eine Anzugsverzögerung bewirkende Baugruppe (13) zugeordnet ist, sodaß bei Betätigung des Schließers (S1) zuerst das Hilfsrelais (30) anzieht, danach durch Betätigung des Öffners (S2) das zweite Relais (20) abfällt, wodurch über dessen Wechslerkontakt (21) und den Haltekontakt (31) des Hilfsrelais (30) letzteres in angezogenem Zustand verbleibt und als letztes das vom zuerst betätigten Schließer (S1) betätigte erste Relais (10) anzieht.

2. Positionsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzugsverzögerung der Baugruppe (13) im Bereich bis zu etwa 500 msec liegt.

3. Positionsschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzugverzögerung der Baugruppe (13) etwa 300 msec beträgt.