DE4408936A1 - Positionsschaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsschaltgerät mit mehreren Sensoren, die je mehrere berührungslos wirkende Positionsschaltglieder aufweisen, und mit einer Auswerteeinheit, die eine Anzahl Auswerterelais umfaßt, deren Schließerkontakte in einem Maschinensteuerkreis in Reihe geschaltet sind und deren Relaisspulen jeweils über ein Schaltglied eines Sensors mit Spannung versorgt werden und über ein Schaltglied eines anderen Sensors an Masse liegen, derart, daß jedes Relais nur anzieht, wenn zwei Schaltglieder verschiedener Sensoren geschlossen sind.

Ein derartiges Positionsschaltgerät gehört zum Stand der Technik und wird von der Patentinhaberin in Form einer Auswerteeinheit Typ Nr. 463131 und Sensoren vom Typ Nr. 161261 verkauft. Positionsschaltgeräte dieser Art werden z. B. als Maschinenschutzschalter eingesetzt und stellen sicher, daß die Maschine erst anläuft, wenn Schutzgitter, Abdeckungen und dergl. ordnungsgemäß in Position gebracht worden sind, um Verletzungen des Bedienungspersonals zu vermeiden. Von diesen Positionsschaltgeräten wird verlangt, daß in allen Teilen eine doppelte Fehlersicherheit vorhanden ist, was bedeutet, daß sowohl bei den Sensorkontakten als auch bei den Relais jeweils zwei Funktionsstörungen als Fehler auftreten können, ohne daß die Sicherheitsfunktion verloren geht. Fehler können z. B. dadurch auftreten, daß ein Kontaktpaar am Sensor in geschlossener Stellung hängen bleibt, so daß dieses Schaltglied auch bei offener Abdeckung geschlossen bleibt. Genauso gut können Relaiskontakte verschweißen, was ebenfalls dazu führt, daß eine geschlossene Abdeckung vorgetäuscht wird.

Bei dem bekannten Positionsschaltgerät sprechen die Schaltglieder jedes Sensors im wesentlichen gleichzeitig an. Der Sensor umfaßt drei Schaltglieder. Damit wird die Vorschrift der doppelten Fehlersicherheit übererfüllt. Häufig werden jedoch die beiden, durch die Relais miteinander verknüpften Sensoren nacheinander aktiviert und da jedes Relais erst dann anzieht, wenn die beiden angeschlossenen Schaltglieder zweier verschiedener Sensoren geschlossen sind, ist es nicht möglich, den Arbeitszustand jedes Sensors z. B. durch eine LED unmittelbar anzuzeigen. Auch wird häufig gefordert, daß diese Anzeige der Schaltzustände der Sensoren an einer entfernten zentralen Überwachungsstation mit eigener Spannungsversorgung erfolgt. Dies läßt das bekannte Positionsschaltgerät ebenfalls nicht zu. Schließlich ist es auch nicht möglich, das Hängenbleiben eines Sensorkontaktes oder eines Relaiskontaktes zu detektieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Positionsschaltgerät mit einem geringen Zusatzaufwand dahingehend zu verbessern, daß eine sofortige Kontrolle des Funktionszustandes jedes Sensors nicht nur am Sensor selbst oder der angeschlossenen Auswerteeinheit, sondern auch an einer entfernten Überwachungsstelle möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils ein Schaltglied jedes Sensors gegenüber dessen weiteren Schaltgliedern nacheilend wirksam wird und ein zusätzliches Positionsgeberrelais erregt, das zur Aktivierung eines Signals bestimmt ist.

Wesentlich ist erst einmal, daß ein Schaltglied jedes Sensors z. B. beim Schließen einer Schutzabdeckung später anspricht als das oder die beiden anderen Schaltglieder. Wenn also dieses Schaltglied schließt, müssen die beiden anderen Schaltglieder dieses Sensors schon vorher geschlossen sein, weswegen die Funktion des nacheilenden Schaltgliedes eine Aussage über den Arbeitszustand des Sensors erlaubt. Sobald dieser Sensor aktiviert ist, zieht das angeschlossene Positionsgeberrelais an und aktiviert ein optisches Signal. Diese Signalerzeugung ist unabhängig davon, ob über das nacheilende Schaltglied Strom zur Relaisspule der Relaiskette fließt. Dieses Relais zieht ja erst dann an, wenn auch das auf der anderen Potentialseite liegende Schaltglied des zweiten Sensors geschlossen ist. Da dieser zweite Sensor zu einer anderen Schutzvorrichtung der Maschine gehört, die durchaus später geschlossen werden kann als die erste Schutzvorrichtung, fließt über dieses von beiden Sensoren kontrollierte Relais noch kein Strom. Gleichwohl wird das Funktionssignal des ersten Sensors in dem Moment ausgelöst, in dem dieser Sensor anspricht, also völlig unabhängig von den Funktionsstellungen der anderen Sensoren.

Die Zahl der Sensoren ist an sich beliebig. Bei dem eingangs genannten bekannten Positionsschaltgerät mit vier Sensoren werden also vier zusätzliche Positionsgeberrelais benötigt, die den Betriebszustand des jeweiligen Sensors anzeigen. Die Kontakte jedes Positionsgeberrelais weisen vorzugsweise potentialfreie Anschlüsse auf. Dadurch ist es möglich, die Sensoren an einer zentralen Überwachungsstation mit eigener Spannungsversorgung zu kontrollieren.

Das nacheilende Ansprechen eines Schaltgliedes im Vergleich zu den weiteren Schaltgliedern jedes Sensors läßt sich bei magnetbetätigten Schaltgliedern, z. B. sogenannten Reedkontakten sehr einfach dadurch realisieren, daß als nacheilende Schaltglieder solche gewählt werden, die eine geringere magnetische Empfindlichkeit aufweisen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Auswerteeinheit eine Kontrollschaltung aufweist, bei der eine erste Relaisgruppe für ein Sensorenpaar und eine zweite Relaisgruppe für ein weiteres Sensorenpaar gebildet sind, jedem Relaiskontakt der beiden Relaisgruppen ein weiterer Kontakt zugeordnet ist, alle weiteren Kontakte in parallelen Stromzweigen eines Stromkreises liegen, die Stromzweige beider Relaisgruppen je mit einem logischen Schaltglied verbunden sind, das ein Ausgangssignal liefert, wenn ein Kontakt eine andere Schaltstellung hat als die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe und daß beide Ausgänge der Schaltglieder mit einem Verknüpfungsglied verbunden sind, das bei unterschiedlichen Ausgangssignalen der Schaltglieder ein Warnsignal aktiviert. Mit dieser Kontrollschaltung ist es auf einfache Weise möglich, ein Verschweißen eines Lastkontaktes in einem der von den Sensoren angesteuerten Relais zu detektieren.

Alternativ oder kumulativ ist erfindungsgemäß eine Kontrollschaltung vorgesehen, bei der die Positionsschaltglieder jedes Sensors in parlallen Stromzweigen eines Stromkreises liegen, die Stromzweige zweier Sensoren jeweils mit einem logischen Schaltglied verbunden sind, das ein Ausgangssignal liefert, wenn ein Positionsschaltglied eine andere Schaltstellung hat als das oder die anderen Positionsschaltglieder dieses Sensors und daß beide Ausgänge der Schaltglieder mit einem Verknüpfungsglied verbunden sind, das bei unterschiedlichen Ausgangssignalen der Schaltglieder ein Alarmsignal aktiviert. Diese Kontrollschaltung überwacht die einzelnen Schaltglieder der Sensoren, wobei davon ausgegangen wird, daß alle Schaltglieder als Schließerkontakte ausgebildet sind.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer Auswerteeinheit des neuen Positions­ schaltgerätes, und

Fig. 2 ein Schaltbild einer Kontrollschaltung des neuen Positionsschaltgerätes.

Fig. 1 zeigt eine Auswerteschaltung 10 für die Sensoren 1, 2, 3 und 4. Der Sensor 1 hat drei Schaltglieder S11, S12 und S13. Alle Sensoren sind gleich aufgebaut. Die Schaltglieder des Sensors 2 sind mit S21, S22 und S23 bezeichnet. Die Schaltglieder können einfache Reedkontakte oder magnetoinduktive Schalter sein. In beiden Fällen erfolgt die Betätigung eines Sensors mittels eines Magneten. Die Sensoren sind an einer Arbeitsmaschine befestigt und die Magneten sind an einer Abdeckung oder an einem Schutzgitter angebracht und zwar so, daß bei geschlossener Abdeckung bzw. Schutzgitter die Schaltglieder jedes Sensors von dem Magneten aktiviert werden.

Die Auswerteeinheit 10 umfaßt für jedes Sensorpaar eine Relaiskette. Für das Paar Sensoren 1, 2 sind die Relais mit K1, K2 und K3 bezeichnet. An den Schaltgliedern S11, S12, S13 liegt die Versorgungsspannung an und die Schaltglieder des Sensors 2 S21, S22 und S23 liegen auf Masse. Die Anschlüsse der Magnetspule des Relais K1 sind mit dem Schaltglied S11 des Sensors 1 und dem Schaltglied S21 des Sensors 2 verbunden. Das Relais K2 ist mit den Schaltgliedern S12 und S22 und das Relais K3 ist mit den Schaltgliedern S13 und S23 verbunden. Nachdem die beiden Schutzvorrichtungen der Arbeitsmaschine geschlossen sind und die beiden Sensoren 1 und 2 aktiviert sind, haben die Relais K1, K2 und K3 angezogen. Die Kontakte dieser Relais sind im Steuerkreis der Arbeitsmaschine hintereinander geschaltet, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist. Diese Relaiskette ist also geschlossen. Nachdem auch die beiden anderen Sensoren 3 und 4 durch entsprechende Abdeckungen der Ar­ beitsmaschine aktiviert sind und die Relais K4, K5 und K6 angezogen haben, sind auch die Kontakte dieser Relaiskette geschlossen, so daß am Ausgang 1 Spannung anliegt und die Arbeitsmaschine anläuft.

Das Schaltglied S13 des Sensors 1 ist aufgrund der Magnetempfindlichkeitsauswahl nacheilend, spricht also auf den Betätigungsmagneten später an als die beiden anderen Schaltglieder S11 und S12. Wenn also das Schaltglied S13 schließt, ist mit Sicherheit davon auszugehen, daß der Sensor 1 aktiviert ist. Von dem Strompfad zwischen Schaltglied 13 und der Spule des Relais K3 zweigt eine Leitung zu einem Positionsgeberrelais K7 ab, das mit seinem anderen Pol auf Masse liegt. Das Relais K7 zieht also in dem Moment an, in dem das nacheilende Schaltglied S13 des Sensors 1 schließt. Diese Funktion ist unabhängig von der Aktivierung aller anderen Sensoren.

Beim Sensor 2 ist ebenfalls ein Schaltglied nacheilend ausgebildet. Hier ist es das Schaltglied S22. Von der Verbindung dieses Schaltgliedes 22 zum Relais K2 zweigt eine Leitung ab, die zu einem weiteren Positionsgeberrelais K8 führt, dessen anderer Pol an der Versorgungsspannung liegt. Dieses Positionsgeberrelais K8 zieht also an, wenn der Sensor 2 aktiviert ist, ohne daß das von diesem Schaltglied S22 kontrollierte Relais K2 angezogen haben muß. Die beiden nacheilenden Schaltglieder S13 und S22 kontrollieren nicht dasselbe Relais sondern unterschiedliche Relais K2 und K3 der Sensorgruppe 1, 2.

Das Sensorpaar 3, 4 ist entsprechend dem Sensorpaar 1, 2 aufgebaut. Auch hier hat jeder Sensor ein nacheilendes Schaltglied und an die von diesen nacheilenden Schaltgliedern zu den entsprechenden Relais K5 und K6 führenden Plusleitung und Minusleitung sind die Positionsgeberrelais K9 und K10 angeschlossen, deren jeweils andere Anschlüsse an Masse bzw. an Spannung liegen.

Die vier Positionsgeberrelais K7, K8, K9 und K10 haben einen gemeinsamen Anschluß und jeweils einen getrennten Ausgang. Die vier Ausgänge sind mit AS1, AS2, AS3 und AS4 bezeichnet. Diese Anschlüsse sind potentialfrei. Sie können also zu einer Kontrollstation geführt und dort an eine eigene Spannungsversorgung für getrennte Signalgabe aller vier Sensoren 1-4 angeschlossen werden.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß mit einem Blick von der Bedienungsperson aber auch von einer Kontrollstation her überwacht werden kann, ob alle vier Sensoren ordnungsgemäß aktiviert worden sind, in welcher Reihenfolge die Aktivierung der Sensoren 1-4 erfolgt ist und im Falle eines Defektes erkannt werden kann, ob und welcher Sensor noch nicht aktiviert worden ist.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung ist vorzugsweise in die Auswerteeinheit 10 integriert, kann aber auch unabhängig von dieser verwendet werden, um ein Hängenbleiben von Schließerkontakten z. B. an den Schaltgliedern der Sensoren oder den Kontakten der Relaisketten zu detektieren. Jedes der Relais K1-K6 erhält ein zusätzliches Kontaktpaar. Diese zusätzlichen Kontakte sind in Fig. 2 mit K1-K6 bezeichnet. Die Kontaktpaare K1- K3 liegen parallel an der Versorgungsspannung und sind jeweils über Leitungszweige, die Widerstände enthalten, mit Masse verbunden. Die drei Leitungszweige der Kontaktpaare K1, K2 und K3 sind mit einem Exklusiv-Oder-Glied verbunden. Die zusätzlichen Kontaktpaare K4, K5 und K6 der Relais mit gleicher Numerierung, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 von den Sensoren 3 und 4 kontrolliert werden, werden in gleicher Weise als Eingänge für ein Exklusiv-Oder-Glied verwendet. Die Ausgänge dieser beiden Exklusiv-Oder-Glieder führen zu einem Oder-Glied, dessen Aus­ gang über ein Zeitverzögerungsglied einen Transistor ansteuert, der eine Signal-LED aktiviert.

Wenn alle Relaiskontakte K1-K6 der Fig. 2 geschlossen sind, sind die Ausgänge der Exklusiv-Oder-Glieder auf L-Potential und die Signal-LED bleibt inaktiv. Wenn die Relais K1-K6 der beiden Sensorgruppen spannungslos sind, sind auch die verketteten Kontakte K1-K6 im Steuerschaltkreis der Maschine offen. Gleiches gilt für die zusätzlichen Kontaktpaare K1-K6 in der Kontrollschaltung. Die Ausgänge der Exklusiv-Oder-Glieder liegen wiederum auf L-Pegel, so daß keine Anzeige erfolgt.

Wenn dagegen einer der Relaiskontakte K1-K6 verschweißt sein sollte, so erscheint, nachdem die beiden anderen Relaiskontakte dieser Relaisgruppe geöffnet sind, ein H- Pegel am Ausgang und die Alarm-LED leuchtet auf. Diese Alarmanzeige bleibt auch dann erhalten, wenn in der anderen Relaisgruppe ebenfalls ein Relaiskontakt hängen geblieben sein sollte.

Das in Fig. 2 veranschaulichte Zeitglied verzögert ein etwaiges Ausgangssignal des Oder-Gliedes für z. B. eine Sekunde, um während des Normalbetriebes ein Alarmsignal zu unterdrücken, das bei zeitlich verzögertem Abfallen der Relais K1-K3 bzw. K4-K6 auftreten würde.

Eine Schaltung, wie sie zur Überwachung der zusätzlichen Relais-Kontakte in Fig. 2 dargestellt ist, ist gleichgut verwendbar, um auch die Schaltglieder der Sensoren 1-4 zu überwachen. Den einzelnen Schaltgliedern müssen dann lediglich Stromzweige wie in Fig. 2 veranschaulicht, zugeordnet werden. Mit einer zweiten Kontrollschaltung läßt sich dann eine fehlerhafte Funktion jedes der Schaltglieder der vier Sensoren detektieren.

Es versteht sich, daß der in Fig. 2 gezeigte Transistor vorteilhafterweise auch ein eigenes Relais mit potentialfreiem Ausgang ansteuern kann, so daß die Warnsignale an einer entfernten Kontrollstation mit eigener Stromversorgung angezeigt werden können.

Claims (9)

1. Positionsschaltgerät mit mehreren Sensoren, die je mehrere berührungslos wirkende Positionsschaltglieder aufweisen und mit einer Auswerteeinheit, die eine Anzahl Auswerterelais umfaßt, deren Schließerkontakte in einem Maschinensteuerkreis in Reihe geschaltet sind und deren Relaisspulen jeweils über ein Schaltglied eines Sensors mit Spannung versorgt werden und über ein Schaltglied eines anderen Sensors an Masse liegen, derart, daß jedes Auswerterelais nur anzieht, wenn zwei Schaltglieder verschiedener Sensoren geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Schaltglied (S13, S22) jedes Sensors (1, 2) gegenüber dessen weiterem Schaltglied oder weiteren Schaltgliedern (S11, S12, S21, S23) nacheilend wirksam wird und ein zusätzliches Positionsgeberrelais (K7-K10) erregt, das zur Aktivierung eines Signals bestimmt ist.

2. Positionsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nacheilenden Schaltglieder (S13, S22) zweier Sensoren (1, 2) eines durch die Auswerterelais (K1-K3) verbundenen Sensorenpaares (1, 2) mit zwei verschiedenen Auswerterelais (K2, K3) verbunden sind.

3. Positionsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte jedes Positionsgeberrelais (K7-K10) potentialfreie Anschlüsse in der Auswerteeinheit (10) aufweisen.

4. Positionsschaltgerät insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine Kontrollschaltung, bei der eine erste Relaisgruppe (K1- K3) für ein Sensorenpaar (1, 2) und eine zweite Relaisgruppe (K4-K6) für ein weiteres Sensorenpaar (3, 4) gebildet sind, jedem Relaiskontakt beider Relaisgruppen (K1-K3; K4-K6) ein weiterer Kontakt zugeordnet ist, alle weiteren Kontakte in parallelen Stromzweigen eines Stromkreises liegen, die Stromzweige beider Relaisgruppen (K1-K3; K4-K6) je mit einem logischen Schaltglied verbunden sind, das ein Ausgangssignal liefert, wenn ein Kontakt eine andere Schaltstellung hat, als die anderen Kontakte dieser Kontaktgruppe und daß beide Ausgänge der Schaltglieder mit einem Verknüpfungsglied verbunden sind, das bei unter­ schiedlichen Ausgangssignalen der Schaltglieder ein Warnsignal aktiviert.

5. Positionsschaltgerät insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine Kontrollschaltung, bei der die Positionsschaltglieder (S11-S13, S21-S23) jedes Sensors (1-4) in parallelen Stromzweigen eines Stromkreises liegen, die Stromzweige zweier Sensoren (1, 2; 3, 4) jeweils mit einem logischen Schaltglied verbunden sind, das ein Ausgangssignal liefert, wenn ein Positionsschaltglied eine andere Schaltstellung hat als das oder die anderen Positionsschaltglieder dieses Sensors und daß beide Ausgänge der Schaltglieder mit einem Verknüpfungsglied verbunden sind, das bei unterschiedlichen Ausgangssignalen der Schaltglieder ein Warnsignal aktiviert.

6. Positionssschaltgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verknüpfungsglied ein Zeitglied zugeordnet ist, das das Ausgangssignal zeitlich verzögert wirksam werden läßt.

7. Positionsschaltgerät nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder Exklusiv-Oder-Glieder sind.

8. Positionsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem nacheilenden Positionsschaltglied (S13, S22) jedes Sensors (1-4) und der angeschlossenen Relaisspule (K3, K2) ein, eine LED enthaltender Stromzweig anschließt.

9. Positionsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (S11, S13, S21-S23) jedes Sensors (1-4) magnetbetätigt sind und das nacheilende Schaltglied (S13; S22) eine geringere magnetische Empfindlichkeit aufweist als die anderen Schaltglieder des Sensors.