EP0495388B1 - Sicherheitsschaltgerät - Google Patents

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Publication number
EP0495388B1
EP0495388B1 EP92100230A EP92100230A EP0495388B1 EP 0495388 B1 EP0495388 B1 EP 0495388B1 EP 92100230 A EP92100230 A EP 92100230A EP 92100230 A EP92100230 A EP 92100230A EP 0495388 B1 EP0495388 B1 EP 0495388B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contacts
control unit
safety control
unit according
supply voltage
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92100230A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0495388A1 (de
Inventor
Peter Harsani
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
Publication of EP0495388A1 publication Critical patent/EP0495388A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0495388B1 publication Critical patent/EP0495388B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01H47/004—Monitoring or fail-safe circuits using plural redundant serial connected relay operated contacts in controlled circuit
    • H01H47/005—Safety control circuits therefor, e.g. chain of relays mutually monitoring each other

Definitions

  • the invention relates to a safety switching device known from practice with the features of the preamble of claim 1.
  • Examples of such different operating modes are the one- or two-channel operation of a switching device, the determination of whether a time-controlled relay is to operate with delayed onset or dropout and the like. More.
  • devices are usually provided on the safety switching device, on which the operating mode can be set.
  • Connectors can be provided as devices for determining the choice of operation, into which a plug-in module with bridges is to be inserted. The bridges realize an electrical connection of different contacts of the connector. Certain connections must be made for each intended operating mode.
  • the very simple method of inserting plug-in modules into a socket strip provided for this purpose on a safety switching device also entails the risk that dirt particles, metal chips and the like get into the socket strip and short-circuit adjacent contacts.
  • a contact surface provided on this contact surface can bridge adjacent contacts of the socket strip.
  • the device just does not perform the desired function.
  • a faulty establishment of electrical connections that program the operating mode of the device can trigger incorrect tripping of the connected devices and thus cause hazards.
  • a connector strip with contacts connected to the electrical circuit is provided for setting and selecting different operating modes.
  • a plug-in module can be plugged into the connector strip in different positions so that operating modes coding bridges are placed between selected contacts of the connector strip.
  • a further contact, which has a potential different from the potential of the bridged contacts, is arranged in each case between two contacts to be connected with a bridge. Both the bridged contacts and the intermediate contact are each connected to one pole of the supply voltage with low resistance.
  • the number of contacts on the socket strip is kept low by nesting contacts that are to be connected by bridges at different potentials.
  • the arrangement is then such that two or more are connected by means of a bridge connecting contacts at least one is connected with a low resistance to a pole of the supply voltage.
  • the supply voltage is applied to the safety switching device via a fuse. If there is a short circuit, the safety relay can only be switched on after the fuse has been replaced.
  • Operation is particularly simple if an element with a current-limiting property, preferably a PTC resistor, is used instead of the fuse. There is no need to replace the element after a short circuit. After removal of the same, the safety switching device is immediately ready for operation again.
  • an element with a current-limiting property preferably a PTC resistor
  • a convenient embodiment is obtained by the arrangement of light-emitting diodes that indicate the selected operating mode. These light-emitting diodes are supplied with current via bridges which are arranged in the manner described above. An operating mode is assigned to each LED. If the supply voltage has collapsed due to a short circuit, no LED lights up. This means that the fault condition is immediately recognizable.
  • the electrical circuit 1 shows a safety switching device 3 consisting of an electrical circuit 1 and a socket strip 2 connected to it for setting the operating mode.
  • the electrical circuit 1 has an initialization channel 6 connected between a fuse 4 connected to a supply voltage and a line 5 carrying a ground potential , which consists of the series connection of a manual switch 7, two normally closed contacts 8 and 9 and a parallel connection of a relay 10 and a capacitor 11.
  • Two further channels 12 and 13 are connected in parallel to the initialization channel 6.
  • the channel 12 consists of the series connection of a normally closed contact 14 of an emergency stop button 15, the parallel connection of a normally open contact 17 belonging to the relay 16 also connected in series in the channel and the normally open contact 18 belonging to the relay 10.
  • the channel 13 contains a series connection of a normally closed contact 19 of the emergency stop button 15 and a parallel connection of a normally open contact 21 belonging to a relay 20 and one having a normally open contact 22 belonging to the relay 10.
  • the normally closed contacts 8 and 9 located in the initialization channel are associated with the relays 16 and 20. All relays 10, 16 and 20 have normally closed contacts 23 or normally open contacts 24 and 25, which are located in a current-carrying branch to a machine or system (not shown in FIG. 1).
  • the channels 12 and 13 are interrupted at points 26 and 27 and electrically connected to the socket strip 2.
  • the socket strip 2 carries contacts 28a ... 28m and is designed in its shape to match the corresponding operating modes plug-in modules 29, 30.
  • the plug-in module 29, 30 is designed as a printed circuit board on which the bridges 31, 32 and 33 encoding the different operating modes are applied as conductor tracks.
  • the contacts 28 are in direct contact with correspondingly prepared contact surfaces 32a, 32b, 31a, 31b or 33a, 33b, 33c.
  • the plug-in module 29 is inserted into the socket strip 2 with the contacts 28.
  • the safety stop device 3 is initially in the idle state, being connected to the supply voltage via the fuse 4 and the line 5. If the manual switch 7 located in the initialization channel 6 is closed, a current flows via the normally closed contacts 8 and 9, which charges the capacitor 11 and causes the relay 10 to attract.
  • the normally open contacts 18 and 22 of the relay 10 close, so that a current begins to flow in the channels 12 and 13 and thus in the relays 16 and 20, respectively.
  • the current flows in the channel 12 from the closed contact of the button 15 via the contact 28a of the socket strip 2, the bridge 32, the contact 28c and furthermore via the normally open contact 18 and the relay 16.
  • the current is initially via the closed contact 19, then via the contact 28e, the bridge 31, the contact 28g and further via the closed normally open contact 22 and the relay 20.
  • the relays 16 and 20 located in the channels 12 and 13 attract and thus open the normally closed contacts 8 and 9.
  • the initialization channel 6 is thus interrupted, the relay 10 is still a certain time out of the capacitor 11, which is sufficient to let the relays 16 and 20 go into latching fashion via the normally open contacts 17 and 21 powered. It drops out with a time delay, with a sufficient holding time being ensured by adequate dimensioning of the capacitor 11. Relays 16 and 20 are thus attracted and relay 10 has dropped out.
  • the safety switching device 3 is in single-channel operation.
  • the channel 12 is bridged by the part of the bridge 33 lying between the contact surfaces 33a and 33b on the contacts 28a and 28c and via the part of the bridge 33 lying between the contact surfaces 33b and 33c via the contact 28g with the working contacts belonging to the channel 13 21 and 22 and the relay 20 connected.
  • the normally closed contact 19 of the button 15 connected to the contact 28e is no longer connected and remains without function.
  • the safety switching device 3 is thus in single-channel operation.
  • the operation of the circuit 1 when switching on and off is similar to that described above, the only difference is that the channel currents of the channels 12 and 13 are brought together via the bridge 33 and switched together by the normally closed contact 14 of the button 15.
  • the contacts 28a ... 28h of the plug connector strip are alternately at a high and a low potential. The difference corresponds to the supply voltage. If an electrically conductive particle, such as a metal chip or a piece of wire, has accidentally fallen into the connector, there is a short circuit between two adjacent contacts 28 of the socket strip 2. If, for example, the contacts 28a and 28b are connected, the supply voltage of the safety switching device 3 is based on the fuse over the normally closed contact 14, the contacts 28a and 28b shorted to the line 5. Overlaps the one caused by the conductive particle Connection of several contacts 28, the supply voltage is also short-circuited.
  • the supply voltage is also short-circuited.
  • a plug-in module 29 or 30 should have been inserted obliquely, so that the contact surfaces of the plug-in module 29, 30 lead to a short circuit, for example between contact 28a and 28b of the socket strip 2.
  • the fuse 4 melts and interrupts the power supply to the safety switching device 3.
  • the circuit 1 can therefore no longer be initialized, malfunctions are therefore excluded. Only by eliminating the cause of the short circuit and renewing the fuse 4 is the circuit 1 ready for operation again when fully functional. Due to the low-impedance potentials which alternate along the socket strip 2 at the contacts 28, the supply voltage is also short-circuited when the other immediately adjacent contacts 28 are connected, and the fuse 4 then responds.
  • the fuse 4 can also be replaced by a PTC resistor or other current-limiting means. Even then, a short circuit on the socket strip 2 leads to a short circuit of the supply voltage and thus to a permanent blocking of the safety switching device 3. Thus, malfunctions are also excluded, but there is the advantage that the power supply of the safety switching device 3 automatically after eliminating the cause of the short circuit on the socket strip 2 is guaranteed again without the fuse 4 having to be replaced.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment which is suitable both for single-channel operation and for two-channel operation with cross-circuit detection.
  • the Channel 12 connected to the contacts 28a and 28c of the socket strip 2.
  • the channel 13 is designed differently from the previous exemplary embodiment: the normally closed contact 19 of the button 15 is connected at one end to the line 5 and at the other end to the contact 28h of the socket strip 2.
  • the parallel connection of the working contacts 21 and 22 is connected at one end to the contact 28f of the socket strip 2 and at the other end to the relay 20, which in turn is connected to the contact 28e of the socket strip 2.
  • Supply voltage is present at contact 28g of socket strip 2.
  • the circuit for channel 12 is closed via bridge 32.
  • the channel 13 is closed via the bridge 37 and connected to the supply voltage via the bridge 31.
  • the basic mode of operation of the safety switching device 3 corresponds to that of the exemplary embodiment according to FIG. 1, but an essential difference is that when the safety switching device 3 is switched on, the current in channel 13 flows in the opposite direction to the current in channel 12.
  • This measure leads to an electrically conductive connection being established between the two poles of the supply voltage in the event of cross-circuits occurring due to external influences on the lines belonging to the channels 12 and 13.
  • the point 26 is connected to the supply voltage via the normally closed contact 14 and the fuse 4.
  • the point 27 is located on the line 5 via the normally closed contact 19. This results in a short circuit which leads to the melting of the fuse 4 and thus to the switching off of the safety device 3. Switching on the safety switching device 3 is reliably prevented. If a cross-circuit occurs at any other point between the channels 12 and 13, the supply voltage is also short-circuited in the manner described above and tripping of the fuse. 4. Cable faults which result in cross-circuits are thus recognized and malfunction of the circuit 1 is avoided.
  • contacts 28a to 28h on the socket bar 2 alternate constantly with the voltage-carrying and mass-conducting contacts.
  • the supply voltage is short-circuited and the safety switching device 3 is switched to the off state.
  • the safety switching device 3 When the plug-in module 36 is plugged in, the safety switching device 3 is in single-channel operation. Starting from the normally closed contact 14, the series connection of the parallel connection of the contacts 17 and 18 and the relay 16 is supplied with current via a branch of the bridge 33 and the contacts 28a and 28c. The relay 20 is connected to the normally closed contact 14 via the contact 28e and the bridge 33. On the other hand, the relay 20 is connected to the line 5 via the parallel connection of the working contacts 21 and 22 and the contact 28f and the bridge 38. Because the relays 16 and 20 as well as the working contacts 17 and 18 or 21 and 22 connected in series with them have current flowing through them in the opposite direction, this type of circuit with an inserted plug-in module 36 also provides protection against cross-circuits in the manner described above.
  • Each connection between the channel parts of the channels 12 and 13 leads to a supply voltage short circuit and thus to the melting of the fuse 4, as a result of which the circuit 1 is switched off or cannot be switched on at all.
  • Even when the plug-in module 36 is plugged in contacts with either supply voltage potential or ground potential alternate on the socket strip 2 from contact 28a to contact 28h.
  • Accidental connection of adjacent contacts 28 by falling into the female connector 2 metal parts or by Plug-in modules accidentally inserted at wrong angles therefore always lead to a short circuit in the supply voltage and to the safety switching device 3 being switched to the off state.
  • a display of the selected operating mode is realized by the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • two display elements 40 and 41 designed as LEDs are provided. These are interconnected on the cathode side and connected to line 5 with a common resistor 42.
  • the light-emitting diodes are not connected to contacts 28l and 28n. depending on the plug-in module 47 or 48 inserted, either the LED 41 is connected via the bridge 45 to the contact 28i connected to the supply voltage or the LED 40 is connected via the contact 28l and the bridge 46 to the contact 28i.
  • only one of the light-emitting diodes 40, 41 consequently receives current, so that only one of these light-emitting diodes lights up and thus indicates the desired operating mode.
  • the contact 28m located between the contacts 28l and 28n connected to the light-emitting diodes and the contact 28k located between the contact 28i connected to the supply voltage and the contact 28l connected to the light-emitting diode 40 are connected to the line 5.
  • a short circuit between contacts 28n and 28m has an analogous effect when plug-in module 48 is inserted. This short-circuit is initially of no significance and does not lead to any impairment, but if plug-in module 48 is exchanged for plug-in module 47, this leads to a short circuit and thus to the transfer of Safety switching device 3 in the off state.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Cookers (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein aus der Praxis bekanntes Sicherheitsschaltgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • In Figur 4 des Aufsatzes von Sigmund Plachetka "Redundanz-Varianten; Beschaltungen von Not-Aus-Relais" auf den Seiten 50 bis 52 der Zeitschrift Elektrische Energietechnik, Nr. 1, Februar 1989, Heidelberg ist ein Notausgerät beschrieben, das seitens des Herstellers so konstruiert ist, daß es durch den Anwender an die jeweils gewünschte Betriebsart angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck weist das Gerät eine Reihe von von außen zugänglichen Schraubklemmen auf, in die entsprechend der gewünschten Betriebsart Drahtbrücken eingesetzt werden.
  • Sowohl hersteller- als auch anwenderseitig ist die Möglichkeit der Betriebsarteneinstellung sehr erwünscht, weil sich die Lagerhaltung auf beiden Seiten entsprechend vermindert. Es muß nicht für jeden speziellen Anwendungsfall das jeweils dafür zugeschnittene Gerät bereitgehalten werden, sondern es kann auf ein unprogrammiertes Gerät zurückgegriffen werden, was dann bei der Anwendung sowohl bei der Erstinstallatlon als auch im Falle einer Reparatur oder Änderung entsprechend eingestellt wird.
  • Beispiele für solche unterschiedlichen Betriebsarten sind der ein- oder der zweikanalige Betrieb eines Schaltgerätes, die Festlegung, ob ein zeitgesteuertes Relais anzugs- oder abfallverzögert arbeiten soll und dergl. mehr. Zum Anpassen des Sicherheitsschaltgerätes an die jeweilige Betriebsart sind in der Regel an dem Sicherheitsschaltgerät Einrichtungen vorgesehen, an denen die Betriebsart eingestellt werden kann. Als Einrichtungen zur Festlegung der Betriebswahl können Steckverbinder vorgesehen sein, in die ein Steckmodul mit Brücken einzustekken ist. Die Brücken realisieren eine elektrische Verbindung verschiedener Kontakte des Steckverbinders. Für jede vorgesehene Betriebsart sind bestimmte Verbindungen herzustellen.
  • Das an sich sehr einfache Verfahren des Einsteckens von Steckmodulen in eine dafür vorgesehene Buchsenleiste an einem Sicherheitsschaltgerät birgt allerdings auch die Gefahr in sich, daß Schmutzteilchen, Metallspäne und dergl. in die Buchsenleiste hineingeraten und benachbarte Kontakte kurzschließen. Auch kann bei schief eingesteckten Steckmodulen eine an diesem vorgesehene Kontaktfläche benachbarte Kontakte der Buchsenleiste überbrücken. Im einfachsten Fall führt dann das Gerät nur nicht die gewünschte Funktion aus. Es sind allerdings auch Fälle möglich, bei denen eine fehlerhafte Herstellung von elektrischen Verbindungen, die die Betriebsart des Gerätes programmieren, Fehlauslösungen der angeschlossenen Geräte auslösen und damit Gefahren hervorrufen kann.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein in seiner Betriebsart einstellbares Sicherheitsschaltgerät zu schaffen, das bei Kurzschluß unmittelbar benachbarter Kontakte der Buchsenleiste in einem sicheren Zustand ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Sicherheitsschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • An dem Sicherheitsschaltgerät, das eine mit einer elektrischen Versorgungsspannung verbundene elektrische Schaltung aufweist, ist zur Einstellung und Auswahl verschiedener Betriebsarten eine Steckverbinderleiste mit mit der elektrischen Schaltung verbundenen Kontakten vorgesehen. Ein Steckmodul kann in verschiedenen Stellungen so in die Steckerleiste eingesteckt werden, daß zwischen ausgewählten Kontakten der Steckverbinderleiste Betriebsarten kodierende Brücken gesetzt werden. Jeweils zwischen zwei mit einer Brücke zu verbindenden Kontakten ist ein weiterer Kontakt angeordnet, der ein von dem Potential der gebrückten Kontakte verschiedenes Potential aufweist. Sowohl die gebrückten Kontakte als auch der zwischenliegende Kontakt sind niederohmig mit jeweils einem Pol der Versorgungsspannung verbunden. Sollten durch eine schief in die Buchsenleiste eingesteckten Steckmodul, in die Buchsenleiste hineingefallene Metallspäne oder ähnliches ein Kurzschluß zwischen benachbarten Kontakten auftreten, ist die Versorgungsspannung des Sicherheitsschaltgerätes kurzgeschlossen. Damit geht das Sicherheitsschaltgerät in den Aus-Zustand über. Es ist, mindestens solange der Kurzschluß Bestand hat, auch nicht einschaltbar. Fehlfunktionen, aus den Gefahren für Personen oder Maschinen erwachsen könnten sind somit zuverlässig ausgeschlossen.
  • Die Zahl der Kontakte an der Buchsenleiste wird durch die Verschachtelung von Kontakten, die von auf unterschiedlichen Potential liegenden Brücken zu verbinden sind, gering gehalten. Die Anordnung ist dann derart getroffen, daß von zwei oder mehreren mittels Brücke zu verbindender Kontakte wenigstens einer niederohmig mit einem Pol der Versorgungsspannung verbunden ist.
  • Dadurch, daß die zu Teilschaltungen des Sicherheitsschaltgerätes gehörenden Stromkreise über die Kontakte der Buchsenleiste und Brücken geschlossen sind, führen z.B. durch Schmutz verursachte Kontaktunsicherheiten zwischen den Kontakten und der Leiterplatte zur Stromunterbrechung in der betroffenen Teilschaltung. Damit ist das Sicherheitsschaltgerät in dem Aus-Zustand.
  • Um Beschädigungen der Buchsenleiste oder andere Teile des Sicherheitsschaltgerätes bei Kurzschluß benachbarter Kontakte und damit der Versorgungsspannung vorzubeugen, ist die Versorgungsspannung über eine Schmelzsicherung an das Sicherheitsschaltgerät angelegt. Ist ein Kurzschluß erfolgt, kann das Sicherheitsschaltgerät erst nach Ersetzen der Schmelzsicherung eingeschaltet werden.
  • Besonders einfach ist die Bedienung, wenn anstelle der Schmelzsicherung ein Element mit strombegrenzender Eigenschaft, vorzugsweise ein PTC-Widerstand eingesetzt ist. Das Auswechseln des Elementes nach einem Kurzschluß erübrigt sich. Nach Beseitigung desselben ist das Sicherheitsschaltgerät sofort wieder betriebsbereit.
  • Eine komfortable Ausführungsform erhält man durch die Anordnung von Leuchtdioden, die die gewählte Betriebsart anzeigen. Diese Leuchtdioden sind über Brücken, die in oben beschriebener weise angeordnet sind, mit Strom versorgt. Jeder Leuchtdiode ist eine Betriebsart zugeordnet. Ist durch einen Kurzschluß die Versorgungsspannung zusammengebrochen, leuchtet keine Leuchtdiode. Damit ist der Fehlerzustand sofort erkennbar.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Sicherheitsschaltgerät für ein- oder zweikanaligen Betrieb ohne Querschlußerkennung,
    Fig. 2
    ein Sicherheitsschaltgerät für ein- oder zweikanaligen Betrieb mit Querschlußerkennung und
    Fig. 3
    ein Sicherheitsschaltgerät für ein- oder zweikanaligen Betrieb mit Querschlußerkennung und Anzeige der gewählten Betriebsart.
  • Die Fig. 1 zeigt ein aus einer elektrischen Schaltung 1 und einer mit dieser verbundenen Buchsenleiste 2 zur Einstellung der Betriebsart bestehendes Sicherheitsschaltgerät 3. Die elektrische Schaltung 1 weist einen zwischen eine mit einer Versorgungsspannung verbundene Schmelzsicherung 4 und eine Massepotential führende Leitung 5 geschalteten Initialisierungskanal 6 auf, der aus der Reihenschaltung eines Handtasters 7, zwei Ruhekontakten 8 und 9 sowie einer Parallelschaltung aus einem Relais 10 und einem Kondensator 11 besteht. Parallel zu dem Initialisierungskanal 6 sind zwei weitere Kanäle 12 und 13 geschaltet. Der Kanal 12 besteht aus der Reihenschaltung eines Ruhekontaktes 14 eines Notaustasters 15, der Parallelschaltung aus einem zu dem ebenfalls in dem Kanal in Reihe geschalteten Relais 16 gehörigen Arbeitskontakt 17 und dem zu dem Relais 10 gehörigen Arbeitskontakt 18. Der Kanal 13 enthält eine Reihenschaltung eines Ruhekontaktes 19 des Notaustasters 15 sowie eine Parallelschaltung eines zu einem Relais 20 gehörigen Arbeitskontaktes 21 und einem mit einem Arbeitskontakt 22, der zu dem Relais 10 gehört. Die in dem Initialisierungskanal liegenden Ruhekontakte 8 und 9 sind den Relais 16 und 20 zugehörig. Alle Relais 10, 16 und 20 weisen Ruhekontakte 23 bzw. Arbeitskontakte 24 und 25 auf, die in einem Stromführungszweig zu einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Maschine oder Anlage liegen. Die Kanäle 12 und 13 sind an den Stellen 26 und 27 unterbrochen und mit der Buchsenleiste 2 elektrisch verbunden. Die Buchsenleiste 2 trägt Kontakte 28a ... 28m und ist in ihrer Form passend zu die entsprechenden Betriebsarten kodierenden Steckmodulen 29, 30 ausgebildet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Steckmodul 29, 30 als Leiterplatte ausgebildet, auf der die die verschiedenen Betriebsarten kodierenden Brücken 31, 32 und 33 als Leiterbahnen aufgebracht sind. Bei eingestecktem Steckmodul 29 oder 30, stehen die Kontakte 28 in direktem Kontakt mit entsprechend dafür vorbereiteten Kontaktflächen 32a, 32b, 31a, 31b bzw. 33a, 33b, 33c.
  • Das insoweit beschriebene Slcherheitsschaltgerät funktioniert wie folgt:
  • Es sei angenommen, daß zur Kodierung der zweikanaligen Betriebsweise des Sicherheitsschaltgerätes 3 der Steckmodul 29 in die Buchsenleiste 2 mit den Kontakten 28 eingesteckt sei. Das Sicherheltssthaltgerät 3 befindet sich zunächst im Ruhezustand, wobei es über die Schmelzsicherung 4 und die Leitung 5 an die Versorgungsspannung angeschlossen ist. Wird der im Initialisierungskanal 6 liegende Handtaster 7 geschlossen, fließt über die ebenfalls geschlossenen Ruhekontakte 8 und 9 ein Strom, der den Kondensator 11 auflädt und das Relais 10 zum Anziehen bringt. Die dem Relais 10 zugehörigen Arbeitskontakte 18 und 22 schließen, so daß in den Kanälen 12 und 13 und damit in den Relais 16 und 20 jeweils ein Strom zu fließen beginnt. Im einzelnen fließt in dem Kanal 12 der Strom von dem geschlossenen Kontakt des Tasters 15 über den Kontakt 28a der Buchsenleiste 2, die Brücke 32, den Kontakt 28c und im weiteren über den Arbeitskontakt 18 und das Relais 16. In gleicher Weise fließt in dem Kanal 13 der Strom zunächst über den geschlossenen Kontakt 19, sodann über den Kontakt 28e, die Brücke 31, den Kontakt 28g und im weiteren über den geschlossenen Arbeitskontakt 22 und das Relais 20. Die in den Kanälen 12 und 13 liegenden Relais 16 und 20 ziehen an und öffnen damit die Ruhekontakte 8 und 9. Damit ist der Initialisierungskanal 6 unterbrochen, das Relais 10 wird noch eine gewisse Zeit, die ausreicht, um die Relais 16 und 20 über die Arbeitskontakte 17 und 21 in Selbsthaltung gehen zu lassen, aus dem Kondensator 11 mit Strom versorgt. Es fällt zeitverzögert ab, wobei eine ausreichende Haltezeit durch eine ausreichende Bemessung des Kondensators 11 gesichert ist. Damit sind die Relais 16 und 20 angezogen und das Relais 10 ist abgefallen. Die in der Zuleitung zu der nicht dargestellten Maschine oder Anlage liegenden Kontakte 23 sind geschlossen, die Kontakte 24 und 25 sind ebenfalls geschlossen, so daß sich die Maschine im eingeschalteten Zustand befindet. Wird der Taster 15 betätigt, werden die in den Kanälen 12 und 13 fließenden Ströme unterbrochen, wodurch die Relais 16 und 20 abfallen. Folglich öffnen die Kontaktsätze 24 und 25 und die über diese Kontakte mit Strom versorgte Maschine wird abgeschaltet.
  • Wird der Steckmodul 29 gegen den Steckmodul 30 ausgetauscht, dann befindet sich das Sicherheitsschaltgerät 3 in einkanaligem Betrieb. Der Kanal 12 ist durch den zwischen den Kontaktflächen 33a und 33b liegenden Teil der Brücke 33 an den Kontakten 28a und 28c gebrückt und über den zwischen den Kontaktflächen 33b und 33c liegenden Teil der Brücke 33 über den Kontakt 28g mit den zu dem Kanal 13 gehörigen Arbeitskontakten 21 und 22 sowie dem Relais 20 verbunden. Der an dem Kontakt 28e angeschlossene Ruhekontakt 19 des Tasters 15 ist nicht weiter angeschlossen und bleibt ohne Funktion. Das Sicherheitsschaltgerät 3 befindet sich somit im einkanaligen Betrieb. Die Arbeitsweise der Schaltung 1 beim Ein- und beim Ausschalten ist ähnlich zu der vorbeschriebenen, der einzige Unterschied besteht darin, daß die Kanalströme der Kanäle 12 und 13 über die Brücke 33 zusammengeführt und gemeinsam von dem Ruhekontakt 14 des Tasters 15 geschaltet werden.
  • Sowohl bei eingestecktem Steckmodul 29 als auch bei eingestecktem Steckmodul 30 liegen die Kontakte 28a ... 28h der Steckverbinderleiste abwechselnd auf einem hohen und auf einem niedrigen Potential. Die Differenz entspricht der Versorgungsspannung. Sollte ein elektrisch leitender Partikel, wie z.B. einen Metallspan oder ein Drahtstückchen, unbeabsichtigt in den Steckverbinder hineingefallenen sein, erfolgt ein Kurzschluß zwischen zwei benachbarten Kontakten 28 der Buchsenleiste 2. Sind z.B. die Kontakte 28a und 28b verbunden, ist die Versorgungsspannung des Sicherheitsschaltgerätes 3 ausgehend von der Schmelzsicherung über den Ruhekontakt 14, die genannten Kontakte 28a und 28b zu der Leitung 5 kurzgeschlossen. Übergreift die durch den leitenden Partikel verursachte Verbindung mehrere Kontakte 28, erfolgt ebenfalls der Kurzschluß der Versorgungsspannung. Sollten andere unmittelbar benachbarte Kontakte 28 der Buchsenleiste 2 verbunden sein, erfolgt ebenfalls der Kurzschluß der Versorgungsspannung. Gleiches gilt, wenn ein Steckmodul 29 oder 30 schief eingesteckt worden sein sollte, so daß die Kontaktflächen des Steckmoduls 29, 30 zum Kurzschluß beispielweise zwischen Kontakt 28a und 28b der Buchsenleiste 2 führen. Wegen des Kurzschlusses der Versorgungsspannung schmilzt die Schmelzsicherung 4 durch und unterbricht die Stromzufuhr zu dem Sicherheitsschaltgerät 3. Damit ist die Schaltung 1 nicht mehr initialisierbar, Fehlfunktionen sind somit ausgeschlossen. Erst durch Beseitigung der Kurzschlußursache und Erneuerung der Schmelzsicherung 4 ist die Schaltung 1 bei voller Funktionsfähigkeit wieder betriebsbereit. Auf Grund der entlang der Buchsenleiste 2 an den Kontakten 28 wechselnden niederohmig anliegenden Potentiale, erfolgt auch bei der Verbindung anderer unmittelbar benachbarter Kontakte 28 Kurzschluß der Versorgungsspannung und nachfolgen Ansprechen der Schmelzsicherung 4.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispieles kann die Schmelzsicherung 4 auch durch einen PTC-Widerstand, oder andere strombegrenzende Mittel ersetzt sein. Auch dann führt ein Kurzschluß an der Buchsenleiste 2 zum Kurzschluß der Versorgungsspannung und damit zur dauerhaften Blockierung des Sicherheitsschaltgerätes 3. Somit sind ebenfalls Fehlfunktionen ausgeschlossen, es ergibt sich aber der Vorteil, daß nach Beseitigung der Kurzschlußursache an der Buchsenleiste 2 die Stromversorgung des Sicherheitsschaltgerätes 3 automatisch wieder gewährleistet ist, ohne daß die Schmelzsicherung 4 ausgetauscht werden müßte.
  • Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sowohl für einkanaligen Betrieb als auch für zweikanaligen Betrieb mit Querschlußerkennung geeignet ist. In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Kanal 12 mit den Kontakten 28a und 28c der Buchsenleiste 2 verbunden. Der Kanal 13 ist abweichend von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet: Der Ruhekontakt 19 des Tasters 15 ist einenends mit der Leitung 5 und anderenends mit dem Kontakt 28h der Buchsenleiste 2 verbunden. Die Parallelschaltung aus den Arbeitskontakten 21 und 22 ist einenends mit dem Kontakt 28f der Buchsenleiste 2 und anderenends mit dem Relais 20, das seinerseits mit dem Kontakt 28e der Buchsenleiste 2 in Verbindung steht, verbunden. An dem Kontakt 28g der Buchsenleiste 2 liegt Versorgungsspannung an. Bei eingestecktem Steckmodul 35 ist die Schaltung 1 im zweikanaligen Betrieb. Der Stromkreis für den Kanal 12 ist über die Brücke 32 geschlossen. Der Kanal 13 ist über die Brücke 37 geschlossen und über die Brücke 31 mit der Versorgungsspannung verbunden. Die prinzipielle Funktionsweise des Sicherheitsschaltgerätes 3 entspricht der des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, daß bei eingeschaltetem Sicherheitsschaltgerät 3 der Strom im Kanal 13 in entgegengesetzter Richtung zu dem Strom in Kanal 12 fließt. Diese Maßnahme führt dazu, daß bei durch Fremdeinwirkung auf die zu den Kanälen 12 und 13 gehörenden Leitungen auftretenden Querschlüssen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen beiden Polen der Versorgungsspannung hergestellt ist. Im einzelnen soll beispielsweise ein Querschluß unmittelbar an dem Taster 15 zwischen den mit 26 und 27 bezeichneten Stellen bestehen. Aus dem Kanal 12 fließt ein Strom über den Querschluß in den Kanal 13. Die Stelle 26 ist über den Ruhekontakt 14 und die Schmelzsicherung 4 mit der Versorgungsspannung verbunden. Die Stelle 27 liegt über den Ruhekontakt 19 an der Leitung 5. Damit besteht ein Kurzschluß, der zum Durchschmelzen der Schmelzsicherung 4 und damit zum Abschalten des Sicherheitsschatgerätes 3 führt. Das Einschalten des Sicherheitsschaltgerätes 3 ist sicher verhindert. Wenn an einer beliebigen anderen Stelle zwischen den Kanälen 12 und 13 ein Querschluß auftritt, erfolgt ebnfalls in der oben beschriebenen Weise ein Kurzschluß der Versorgungsspannung und Ansprechen der Schmelzsicherungm 4. Somit werden Kabelfehler, die Querschlüsse zur Folge haben, erkannt und eine Fehlfunktion der Schaltung 1 wird vermieden.
  • An der Buchsenlelste 2 wechseln bei eingestecktem Steckmodul 35 von Kontakt 28a bis 28h ständig betriebsspannungsführende und masseführende Kontakte miteinander ab. In Übereinstimmung mit dem obigen Ausführungsbeispiel wird dadurch bei versehentlicher Verbindung benachbarter oder mehrerer Kontakte die Versorgungsspannung kurzgeschlossen und das Sicherheitsschaltgerät 3 in den AusZustand versetzt.
  • Bei eingestecktem Steckmodul 36 befindet sich das Sicherheitsschaltgerät 3 in einkanaligem Betrieb. Ausgehend von dem Ruhekontakt 14 ist die Reihenschaltung aus der Parallelschaltung der Kontakte 17 und 18 und dem Relais 16 über einen Zweig der Brücke 33 und die Kontakte 28a und 28c mit Strom versorgt. Über den Kontakt 28e und die Brücke 33 ist das Relais 20 mit dem Ruhekontakt 14 verbunden. Andererseits ist das Relais 20 über die Parallelschaltung der Arbeitskontakte 21 und 22 und dem Kontakt 28f sowie die Brücke 38 mit der Leitung 5 verbunden. Dadurch, daß die Relais 16 und 20 sowie die mit Ihnen in Reihe geschalteten Arbeitskontakte 17 und 18 bzw. 21 und 22 in entgegengesetzter Richtung stromdurchflossen sind, ist auch bei dieser Schaltungsart mit eingestrecktem Steckmodul 36 eine Sicherung gegen Querschlüsse in oben beschriebener Weise gegeben. Jede Verbindung zwischen den Kanalteilen der Kanäle 12 und 13 führt zu einem Versorgungsspannungskurzschluß und damit zum Durchschmelzen der Schmelzsicherung 4, wodurch die Schaltung 1 abgeschaltet bzw. gar nicht erst einschaltbar ist. Auch bei eingestecktem Steckmodul 36 wechseln sich an der Buchsenleiste 2 von Kontakt 28a bis Kontakt 28h ständig Kontakte mit entweder Versorgungsspannungsspotential oder Massepotential ab. Versehentliche Verbindung benachbarter Kontakte 28 durch in die Buchsenleiste 2 gefallene Metallteile oder durch versehentlich schief eingesteckte Steckmodule führt damit immer zum Kurzschluß der Versorgungsspannung und zur Überführung des Sicherheitsschaltgerätes 3 in den Aus-Zustand.
  • Eine in vielen Fällen wünschenswerte Anzeige der gewählten Betriebsart realisiert das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Zusätzlich zur Ausbildung des Sicherheitsschaltgerätes 3 und der mit ihm verbundenen Buchsenleiste 2 und Steckmodule sind zwei als Leuchtdioden 40 und 41 ausgebildete Anzeigeelemente vorgesehen. Diese sind kathodenseitig zusammengeschaltet und mit einem gemeinsamen Widerstand 42 an Leitung 5 geschaltet. Anodenseitig sind die Leuchtdioden nichtbenachbarten Kontakten 28l und 28n verbunden. je nach eingestecktem Steckmodul 47 oder 48 wird entweder die Leuchtdiode 41 über die Brücke 45 mit dem mit der Versorgungsspannung verbundenen Kontakt 28i verbunden oder die Leuchtdiode 40 über den Kontakt 28l und die Brücke 46 mit dem Kontakt 28i verbunden. Je nach eingestecktem Steckmodul erhält demzufolge nur eine der Leuchtdioden 40, 41 Strom, so daß nur eine dieser Leuchtdioden leuchtet und somit die gewünschte Betriebsart anzeigt. Der zwischen den mit den Leuchtdioden verbundenen Kontakten 28l und 28n liegende Kontakt 28m sowie der zwischen dem mit der Versorgungsspannung verbundenen Kontakt 28i und dem mit der Leuchtdiode 40 verbundene Kontakt 28l liegende Kontakt 28k sind mit der Leitung 5 verbunden. Wenn der Steckmodul 47 eingesteckt ist und sich das Sicherheitsschaltgerät 3 in der oben beschriebenen Weise im zweikanaligen Betrieb befindet, wechseln auf der Buchsenleiste 2 mit Ausnahme des Kontaktes 28l stets Kontakte, die über die Schmelzsicherung 4 mit der Versorgungsspannung verbunden sind und Kontakte, die mit der Leitung 5 verbunden sind, einander ab. Eine versehentliche Verbindung dieser Kontakte oder eine übergreifende Verbindung über mehrere Kontakte führt somit sofort zum Kurzschluß der Versorgungsspannung und zum Durchschmelzen der Sicherung 4. Lediglich die Verbindung des hier nicht genutzten und mit der Leuchtdiode 40 in Verbindung stehenden Kontaktes 28l mit einem seiner Nachbarkontakte 28k oder 28m bleibt ohne Auswirkurg für die Funktion der Schaltung 1. Diese ist aber dann uneingeschränkt gegeben und nicht beeinträchtigt. Wird jedoch in diesem Fall der Steckmodul 47 gegen den Steckmodul 48 ausgetauscht, ist der Kontakt 28l mit der Versorgungsspannung verbunden und bei Kurzschluß bei einem seiner benachbarten Kontakte entsteht ein Kurzschluß. Damit spricht die Schmelzsicherung 4 an und das Sicherheitsschaltgerät 3 ist in dem Aus-Zustand.
  • In analoger Weise wirkt ein Kurzschluß zwischen dem Kontakt 28n und 28m bei eingestecktem Steckmodul 48. Auch dieser Kurzschluß ist zunächst ohne Bedeutung und führt zu keinerlei Beeinträchtigung, wird der Steckmodul 48 jedoch gegen den Steckmodul 47 getauscht, führt das zum Kurzschluß und damit zur Überführung des Sicherheitsschaltgerätes 3 in den Aus-Zustand.
  • Durch die an der Buchsenleiste 2 gewählte Anordnung der Kontakte 28a bis 28n so, daß jeweils Kontakte, die mit der Versorgungsspannung und Kontakte mit Massepotential benachbart angeordnet sind, führt die Verbindung benachbarter oder mehrerer Kontakte der Steckverbinderleiste 2, die nicht zulässig sind, regelmäßig zum Kurzschluß der Versorgungsspannung und damit zur Überführung des Sicherheitsschaltgerätes 3 in den Aus-Zustand. Damit sind Fehlfunktionen durch in die Buchsenleiste 2 hineingefallene Metallspäne, Drahtstücken oder ähnliches sowie Fehlfunktionen durch schief eingesteckte Steckmodule 35, 36, 47 oder 48 mit Sicherheit ausgeschlossen.

Claims (12)

  1. Sicherheitsschaltgerät
       mit einer an einer Versorgungsspannung angeschlossenen elektrischen Schaltung (3), die neben anderen Anschlüssen elektrische Anschlüsse (28) zur Realisierung unterschiedlicher Betriebsarten des Sicherheitsschaltgerätes aufweist,
       mit einer Steckverbinderleiste, deren Kontakte (28) mit den Anschlüssen der Schaltung (3) verbunden sind und
       mit einem zu der Steckverbinderleiste komplementären Steckverbinder (29,30), der elektrisch leitende Brücken (31,32,33) zur Verbindung der Kontakte (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
       daß in einer Zuleitung der Versorgungsspannung eine Sicherungseinrichtung (4) angeordnet ist,
       daß zwischen jeweils zwei, entsprechend der Betriebsart über eine Brücke (31,32,33) miteinander zu verbindenden Kontakten (28) der Steckverbinderleiste stets wenigstens ein weiterer Kontakt (28) liegt, der ein Potential aufweist, das sich von dem Potential von wenigstens einem der über eine Brücke (31,32,33) verbundenen Kontakte (28) unterscheidet, und
       daß sowohl die über eine Brücke (31,32,33) miteinander zu verbindenden Kontakte (28) als auch die dazwischenliegenden Kontakte (28) derart niederohmig mit jeweils einem Pol der Versorgungsspannung verbunden sind, daß ein Kurzschluß zwischen Kontakten unterschiedlicher Polarität ein Auslösen der Sicherungseinrichtung (4) bewirkt.
  2. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbinderleiste durch eine Buchsenleiste (2) gebildet ist.
  3. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsparung von Kontakten (28) an der Buchsenleiste (2) Kontakte (28), die mit verschiedenen Brücken (31, 32, 33) zu verbindenden sind und die unterschiedliche Potentiale aufweisen, miteinander verschachtelt sind.
  4. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (31, 37) die zu einer eine Betriebsart festlegenden Gruppe gehören, miteinander verschachtelt sind.
  5. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (31, 32, 33) die zu verschiedene Betriebsarten festlegenden Gruppen gehören, verschachtelt sind.
  6. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei im wesentlichen gleich aufgebaute Kanäle (12, 13) bildende Teilschaltungen aufweist.
  7. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (12, 13) lediglich einen Stromkreis aufweist, und daß der lediglich eine Stromkreis über wenigstens eine Brücke (31, 32, 33) führt.
  8. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (4) eine Schmelzsicherung (4) ist.
  9. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (4) ein PTC-Widerstand ist.
  10. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betriebsartenanzeige Anzeigeelemente (40, 41) vorgesehen sind, die zur Stromversorgung über Brücken (45, 46) mit einem Pol der Versorgungsspannung verbunden sind.
  11. Sicherheitsschaltgerät nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zur Stromversorgung der Anzeigeelemente (40, 41) vorgesehenen und gebrückten Kontakten (28) wenigstens ein weiterer Kontakt (28) vorgesehen ist, der niederohmig mit einem Potential verbunden ist, das zu dem der gebrückten Kontakte verschieden ist.
  12. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit lediglich einer Versorgungssspannung verbunden ist.
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