ES2243913T3 - Teclado para activar procesos de control. - Google Patents

Abstract

Teclado (19) para activar procesos de control con al menos un primer campo de teclas (21), al que se ha asociado un primer emisor de señales (2) que puede conmutarse entre un estado de reposo y un estado de accionamiento, que está unido por el lado de salida a una unidad de valoración (9) a través de una primera ruta de señal (8) y una segunda ruta de señal (10), estando diseñada la unidad de valoración (9) de tal modo, que (a) en un primer estado operativo genera una primera señal de salida (S3), cuando la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10) presentan un estado de señal (S1, S2) correspondiente al estado de reposo, (b) en un segundo estado operativo genera una segunda señal de salida (S3¿), cuando la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10) presentan un estado de señal (S1¿, S2¿) correspondiente al estado de accionamiento, (c) sólo lleva a cabo un cambio entre el primer y el segundo estado operativo cuando dentro de un tiempo de conmutación nominal (ts) prefijado se produce un cambio del estado de señal (S1, S1¿; S2, S2¿) en las dos rutas de señal (8, 10), y (d) por lo demás emite un mensaje de fallo (F), así como con al menos un segundo campo de teclas (20a, 20b), al que está asociado un segundo emisor de señales (28a, 28b), que está ejecutado a modo de burbuja de conmutación o presenta un comportamiento de conmutación de salto activado por un elemento de encastre elástico (31).

Description

Teclado para activar procesos de control.

La invención se refiere a un teclado para activar procesos de control. Un teclado de este tipo se utiliza en especial para controlar una máquina o instalación técnica.

Las señales a emitir para controlar una máquina o instalación comprenden por un lado señales orientadas a la seguridad, es decir, señales cuya generación y transmisión adecuadas y no retardadas son necesarias por motivos técnicos de seguridad. Dentro de esto se encuentran en especial señales que provocan directamente la activación o finalización de un proceso de la máquina o instalación, como por ejemplo una señal de arranque o parada que controla el movimiento de una pieza de máquina o una señal de desconexión de emergencia. Por otro lado deben emitirse con frecuencia señales para controlar una máquina o instalación, que no tienen ninguna relevancia directa para la seguridad. Dentro de esto están entre otras señales que, por ejemplo, generan valores numéricos o alfabéticos para el ajuste de parámetros de trabajo.

La concepción y el desarrollo de máquinas e instalaciones industriales están marcados por un uso creciente de técnica de seguridad. Aquí es en especial necesario que quede descartado un funcionamiento defectuoso en el caso de un emisor de señales previsto para generar señales orientadas a la seguridad o bien, o sea detectado para aplicar pasos que mantengan la seguridad. En el caso de usarse un emisor de señales en forma de un conmutador pulsador habitual con contactos mecánicos se dificulta una detección impecable de fallos, en especial cuando casi no puede reconocerse un atascamiento de la mecánica de pulsación por vía electrónica. Esto es problemático, sobre todo porque los conmutadores pulsadores mecánicos se utilizan en casi todas las máquinas e instalaciones industriales en aparatos manipuladores o tableros de mando y, de este modo, son también importantes en cuanto a técnica de seguridad. Sus campos de aplicación son por ejemplo la técnica de centrales, la técnica de tráfico, instalaciones químicas, en general en la construcción de maquinaria en el caso de máquinas-herramienta y de producción, ascensores, instalaciones de grúas, técnica aeronáutica y espacial, etc. Las funciones aplicativas afectadas son con ello, entre otras, funciones generales de arranque-parada, teclas de desplazamiento de accionamientos, la activación de válvulas y funciones generales de aceptación y vigilancia, como por ejemplo las llamadas "teclas de hombre muerto".

Para poder tratar con seguridad señales por medio de teclas mecánicas, se requiere por ello con frecuencia una generación de señales redundante. Un método seguro aunque complejo en cuanto a técnica de manejo para la generación redundante de datos consiste en prever varios emisores de señales, separados y a accionar simultáneamente para activar un proceso de control, de tal manera que en el caso de avería de un emisor de señales o de la ruta de señal que contiene el emisor de señales se disponga de otras rutas de señal para transmitir la información relevante para la seguridad. Un sistema de este tipo sólo debe manejarse en general con dos manos y, de este modo, es desventajoso desde el punto de vista de la economía de trabajo. Alternativamente a esto es habitual, para una manipulación simplificada, combinar varios emisores de señales en un conmutador pulsador, de tal manera que éstos puedan accionarse conjuntamente en un único proceso de trabajo para la generación redundante de señales. La ejecución de una tecla así con unidad de valoración, como la que se conoce por ejemplo del documento DE 199 46 471 A1, es sin embargo técnicamente compleja y de este modo costosa. Por el contrario, este documento no hace patente ningún emisor de señales con dos rutas de señales.

Del campo de los conmutador pulsadores de carrera corta utilizados hasta ahora fundamentalmente para fines de introducción de datos, por ejemplo en el teclado de un ordenador, se conocen ahora emisores de señales en los que queda descartado por medidas constructivas un funcionamiento defectuoso mecánico, en especial un atascamiento de la mecánica de conmutación. Se conoce por ejemplo del documento US 5,990,772 un conmutador pulsador de este tipo, en el que la reposición del contacto de conmutación al estado de reposo tiene lugar por la acción de una fuerza magnética.

Mediante la forma constructiva de máquinas e instalaciones industriales, que siempre ahorra espacio y es ergonómica, se ha afianzado por otra parte el uso de los llamados teclados de lámina en la región de manejo. Un teclado de lámina de este tipo está cubierto sobre su superficie de manejo de una lámina de material sintético flexible, relativamente gruesa, sobre la que están marcados los campos de teclas correspondientes en cada caso con una tecla situada por debajo, es decir, un emisor de señales.

Del documento DE 100 40 151 C1 se conoce por ejemplo un teclado de lámina en el que las teclas utilizadas con frecuencia están ejecutadas en una "tecnología de petardo de chasquido", es decir, que muestran un comportamiento de conmutación de salto activado por un elemento de encastre elástico, por ejemplo metálico. Por el contrario, las teclas usadas menos frecuentemente se ejecutan en una económica "tecnología de burbujas de conmutación". En este último caso la lámina frontal del teclado está bombeada hacia fuera en la región del campo de teclas para formar una "burbuja de conmutación", es decir convexamente. La superficie interior de la lámina frontal está dotada en la región de la burbuja de conmutación de una superficie de contacto, casi siempre impresa, que en posición de reposo es opuesta a cierta distancia a uno o varios contactos fijos. Para accionarse, la lámina frontal se aprieta en la región de la burbuja de conmutación. Con ello la burbuja de conmutación por así decirlo está "excavada", presionándose la superficie de contacto contra el o los contactos fijos, y por medio de esto cerrándose el contacto de conmutación. Al recuperarse la presión de accionamiento la lámina frontal regresa a su posición de partida de tipo burbuja, abriéndose de nuevo el contacto de conmutación. El teclado conocido puede fabricarse económicamente mediante el uso de las teclas sencillas, de tipo burbuja de conmutación pero afectadas de desgaste, evitándose un desgaste rápido de las teclas usadas con frecuencia mediante el uso allí de las teclas de elemento de encastre elástico, más caras pero más duraderas. Una seguridad contra fallos o un reconocimiento de fallos, como lo exigido para la generación de señales orientadas a la seguridad, no se dispone en el caso del teclado conocido.

La invención se ha impuesto la tarea de indicar un teclado que sea económico y permita una generación segura de señales para activar procesos de control.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante las particularidades de la reivindicación 1. Según esto el teclado comprende al menos dos campos de teclas. A un primer campo de teclas, que está previsto para activar señales orientadas a la seguridad, se ha asociado un primer emisor de señales conectado a dos rutas de señal. El estado de señal de este primer emisor de señales se establece y analiza en las dos rutas de señal con resolución de tiempo, generándose una señal de salida dependiente del resultado del análisis para activar una instalación técnica. El análisis del estado de señal de las dos rutas de señal se realiza según las siguientes reglas. Si las dos rutas de señal presentan un estado de señal correspondiente al estado de reposo, se genera una primera señal de salida que indica el estado de reposo. Esta configuración de señales se designa de aquí en adelante como primer estado operativo. En un segundo estado operativo se genera una segunda señal de salida, bajo la premisa de que las dos rutas de señal presentan un estado de señal correspondiente al estado de accionamiento, para indicar el estado de accionamiento. Un cambio regular entre el primer y el segundo estado operativo sólo se permite si, dentro de un tiempo de conmutación nominal prefijado, se produce un cambio del estado de señal en las dos rutas de señal. En caso contrario, es decir, si fuera de un cambio regular del estado operativo no existe ninguno de los dos estados operativos, se reconoce un estado operativo defectuoso y se emite un mensaje de fallo.

Por establecimiento con resolución de tiempo de un estado de señal se entiende que, aparte del estado de señal momentáneo, se dispone de información sobre al menos un estado de señal anterior de la misma ruta de señal, de tal modo que puede reconocerse un cambio del estado de señal con base en su comparación. El establecimiento del estado de señal se realiza alternativamente de forma continua o discontinua, en donde dos momentos de establecimiento consecutivos están separados en tiempo como máximo el tiempo de conmutación nominal.

Para generar señales no directamente orientadas a la seguridad se ha previsto al menos un segundo campo de teclas. A éste se ha asociado un segundo emisor de señales, que está ejecutado a modo de burbuja de conmutación o presenta un comportamiento de conmutación de salto activado por un elemento de encastre elástico.

Con el primer campo de teclas del teclado conforme a la invención es posible, de forma ventajosa, una generación segura de señales de conmutación y un reconocimiento eficiente de procesos de conmutación defectuosos del primer emisor de señales asociado. Como consecuencia del análisis conforme a la invención del estado de conmutación del primer emisor de señales, éste puede estar configurado constructivamente sencillo, y como consecuencia muy compacto, con relación al estándar habitual con la misma seguridad. El segundo emisor de señales asociado al segundo campo de teclas debe fabricarse por el contrario de forma muy económica. La combinación del primer y segundo campo de teclas así como del emisor de señales en cada caso asociado en un teclado común hace así posible la materialización económica y compacta de un teclado integral para la generación de señales orientadas a la seguridad y no orientadas a la seguridad. Un teclado integrado de este tipo es especialmente ventajoso en cuanto a una construcción, un montaje y un manejo sencillos de una máquina o instalación técnica. El teclado presenta con preferencia varios campos de teclas correspondientes al primer campo de teclas para generar señales orientadas a la seguridad, así como varios campos de teclas correspondientes al segundo campo de teclas para generar señales no orientadas a la seguridad.

En una ejecución preferida el tiempo de conmutación nominal del primer emisor de señales es de aproximadamente 20 milisegundos. Este tiempo de conmutación nominal es de este modo un tiempo de prefijación que, de forma conveniente, es corto con relación al tiempo de reacción humano y de este modo corto en comparación con los periodos de conmutación normales. Por otra parte, este tiempo de conmutación nominal es suficientemente elevado con relación al tiempo de conmutación real de un emisor de señales habitual, que es aproximadamente de un orden de magnitud de un milisegundo.

Para generar un comportamiento de conmutación rápido y que pueda reproducirse bien y, de este modo, que pueda comprobarse bien, el primer emisor de señales presenta de forma conveniente un comportamiento de conmutación de salto. En otras palabras, la conmutación del primer emisor de señales se produce con independencia del desarrollo en tiempo de la fuerza de accionamiento, forzosamente dentro de un tiempo de conmutación fijado constructivamente.

En una ejecución de la invención las dos rutas de señal están conectadas inversamente entre sí en ambos estados operativos, en cuanto a su estado de señal. Si por tanto, aparte del momento de la conmutación, la primera ruta de señal conduce por ejemplo una señal, la segunda ruta de señal presenta una señal cero y a la inversa. De este modo en cada estado operativo regular una de las rutas de señal conduce una señal. De este modo puede reconocerse de inmediato una interrupción de línea u otro fallo que conduzca a una pérdida de señal, incluso durante fases operativas estacionarias. Una conexión inversa de este tipo de las dos rutas de señal es posible, de forma especialmente sencilla, con un primer emisor de señal ejecutado a modo de un conmutador selector.

Para en caso de fallo poder localizar rápidamente la fuente de fallos, se emite convenientemente un mensaje de fallo diferenciado que indica la clase del fallo producido. Con preferencia se genera asimismo, al mismo tiempo que el mensaje de fallo, una señal de desconexión de emergencia como señal de salida, que traslada la instalación técnica activada a un estado seguro.

Con relación a su baja propensión a los fallos se utiliza con preferencia un conmutador de carrera corta como primer emisor de señales. Un conmutador de carrera corta debe integrarse asimismo, a causa de su tamaño compacto, de forma especialmente ventajosa en un aparato manipulador o tablero de mando de una instalación técnica.

Con preferencia todos los campos de teclas del teclado están cubiertos por una lámina frontal común. Esto ofrece por un lado la posibilidad de un diseño uniforme. Por otro lado se obtiene mediante la lámina frontal una insensibilidad a la suciedad especialmente alta y, de este modo, se aumenta la seguridad operativa del teclado.

De forma ventajosa el al menos un primer emisor de señales relevante para la seguridad y el al menos un segundo emisor de señales no relevante para la seguridad hacen contacto mutuo sobre una placa de circuito impreso común. Por medio de esto puede prescindirse de un cableado complejo y sólo difícilmente automatizable de los diferentes emisores de señales. Asimismo el teclado puede prefabricarse por medio de esto, de forma sencilla, como módulo enterizo coherente, con lo que se reduce mucho la complejidad de montaje en el punto de aplicación. El teclado puede ensayarse asimismo por medio de esto de forma especialmente buena, con independencia del aparato a controlar, con lo que pueden eliminarse posibles fallos de producción ya en la zona preliminar.

A continuación se explican con más detalles ejemplos de ejecución de la invención con base en un dibujo. Aquí muestran:

la figura 1, esquemáticamente, un dispositivo para generar y valorar señales de conmutación orientadas en la seguridad con un primer emisor de señales situado en su estado de reposo y una unidad de valoración postconectada al mismo,

la figura 2 el dispositivo conforme a la figura 1 en el estado de accionamiento del primer emisor de señales,

la figura 3, en un diagrama de tiempos, señales de entrada y salida de la unidad de valoración en el funcionamiento normal y

la figura 4, en una representación conforme a la figura 3, señales de entrada y señales de salida de la unidad de valoración en casos de fallo elegidos a modo de ejemplo,

la figura 5, en vista en planta, un teclado de lámina con un dispositivo conforme a la figura 1,

la figura 6, en un corte esquemático VI-VI, el teclado de lámina conforme a la figura 5 y

la figura 7, en una representación conforme a la figura 6, una forma de ejecución alternativa del teclado de lámina.

Las piezas y magnitudes que se corresponden entre sí se han marcado en las figuras con los mismos símbolos de referencia.

El dispositivo 1 representado en la figura 1 para generar y valorar señales de conmutación orientadas a la seguridad comprende un primer emisor de señales 2 configurado como conmutador pulsador que, a modo de un conmutador selector, une a elección una entrada de señal 3 a una de dos salidas de señal 4 y 5. El emisor de señales 2 está ejecutado con preferencia en una tecnología de carrera corta. Los conmutadores de carrera corta de este tipo destacan por un tamaño extraordinariamente compacto y una propensión a los fallos extraordinariamente baja. Una tecnología de carrera corta apropiada, en la que está descartada por medidas constructivas un funcionamiento defectuoso a causa de un atascamiento, se conoce por ejemplo del documento US 5,990,772.

La figura 1 muestra el emisor de señales 2 en su estado de reposo. Con ello la entrada de señal 3 está unida, a través de un contacto de conmutación 6, de forma conductora a la salida de señal 5, mientras que se interrumpe la unión entre la entrada de señal 3 y la salida de señal 4. La entrada de señal 3 del emisor de señal 2 está conectada por el lado de entrada a una línea de entrada 7, a través de la cual se alimenta a la entrada de señal 3 una señal de entrada S0 en forma de una baja tensión eléctrica constante en el tiempo.

La salida de señal 5, a la que se ha aplicado tensión de forma correspondiente a la posición de conmutador representada en la figura 1 del emisor de señales 2, está unida a una unidad de valoración 9 a través de una primera ruta de señal 8. La salida de tensión 4, a la que no se ha aplicado tensión en el estado de reposo, está también unida a la unidad de valoración 9 a través de una segunda ruta de señal 10. En el estado de reposo la primera ruta de señal 8 presenta de este modo un estado de señal S1 activo, es decir, conductor de tensión, mientras que la segunda ruta de señal 10 se encuentra en un estado de señal S2 pasivo, es decir, sin tensión.

En la unidad de valoración 9 se detecta el estado de señal S1, S2 de las dos rutas de señal 8 y 10, con resolución de tiempo, y se analiza siguiendo unas reglas que se describen a continuación con más detalle. La unidad de valoración 9 genera con base en el resultado del análisis una señal de salida S3 correspondiente y transmite ésta, a través de una línea de salida 11, a un componente no representado con más detalle de una instalación técnica. Por ejemplo se trata en el caso de este componente del accionamiento de una pieza móvil de una máquina-herramienta.

A continuación se designa un conjunto de estados de señal S1 y S2 así como de una señal de salida S3 correspondiente en un momento dado como estado operativo del dispositivo 1. El estado operativo asociado, en el caso de un funcionamiento adecuado del dispositivo 1, al estado de reposo del emisor de señales 2 se designa como primer estado operativo. Las magnitudes correspondientes S1-S3 se han representado no rayadas. El estado operativo asociado al estado de accionamiento se ha designado por el contrario como segundo estado operativo y se ha marcado mediante magnitudes S1'-S3' rayadas. De forma análoga, los estados de señal S1'', S22 con doble rayado marcan un estado operativo defectuoso y la señal de salida S3'' una señal de desconexión de emergencia, emitida necesariamente en caso de fallo.

Si la unidad de valoración reconoce un conjunto defectuoso de estados de señal S1'', S2'', entrega a través de una línea de mensajes 12 un mensaje de fallo F a un indicador de fallos 13. El mensaje de fallo F contiene con preferencia una información específica sobre la clase del fallo reconocido. El indicador de fallos 13 avisa, por ejemplo mediante una señal acústica o luminosa apropiada, por una parte que se ha producido un fallo. Por otra parte identifica, con base en las informaciones contenidas en el mensaje de fallo F, la clase de fallo y facilita de este modo la búsqueda de fallos.

Al estado de reposo representado en la figura 1 corresponde un primer estado operativo, en el que el estado de señal S1 en la ruta de señal 8 es "activo", y el estado de señal S2 en la ruta de señal 10 es "pasivo". Como perteneciente al primer estado operativo, la unidad de valoración 9 entrega una señal cero como primera señal de salida S3 que, por ejemplo, puede usarse como orden de parada para un accionamiento de máquina no representado.

El accionamiento del emisor de señales 2 se realiza conforme a la figura 2 ejerciendo una presión manual K sobre un órgano de accionamiento 14 del emisor de señales 2. Por medio de esto se conmuta el contacto de conmutación 6 a su estado de accionamiento por mediación de una mecánica de conmutación 15 sólo indicada. En este estado de accionamiento la entrada de señal 3 está unida a la salida de señal 4, mientras que se interrumpe la unión entre la entrada de señal 3 y la salida de señal 5. En el segundo estado operativo es de este modo el estado de señal S1' de la ruta de señal 8 "pasivo", mientras que el estado de señal S2' de la ruta de señal 10 es "activo". Como perteneciente a este segundo estado operativo, la unidad de valoración 9 genera una señal de salida S3' constante positiva, que a su vez puede alimentarse como orden de arranque a un accionamiento de máquina no representado.

La unidad de valoración 9 sólo permite un cambio entre el primer y el segundo estado operativo, es decir, en especial un cambio entre la primera y la segunda señal de salida S3 o S3', cuando se produce un cambio correspondiente del estado de señal S1, S1', S2, S2' en las dos rutas de señal 8 y 10 dentro de un tiempo de conmutación nominal prefijado ts.

En la figura 3 se han representado en un diagrama de tiempo procesos de conmutación adecuados entre el estado de reposo y el estado de accionamiento, de forma correspondiente entre el primer y el segundo estado operativo. Aquí se ha representado el desarrollo en tiempo de los estados de señal S1, S1' y S2, S2' por encima del eje de tiempos t. El desarrollo en tiempo de la señal de salida S3, S3' se ha representado por debajo del eje de tiempos t. En el caso de la histéresis en la que se basa el diagrama conforme a la figura 3, se acciona el emisor de señales 2 en el momento t1. Por medio de esto el estado de señal S1 activo se conmuta al estado de señal S1' pasivo y el estado de señal S2 pasivo al estado de señal S2' activo. El emisor de señales 2 presenta un comportamiento de conmutación de salto. Es decir que, con independencia del desarrollo en tiempo de la presión de accionamiento K, el proceso de conmutación se produce siempre dentro de un espacio de tiempo prefijado en el caso de un funcionamiento adecuado del emisor de señales 2. En especial se produce en el momento t1 la pérdida de señal en la ruta de señal 8, a causa de la inercia mecánica del emisor de señales 2, en el tiempo antes de la creación de señal en la ruta de señal 10. Ambos procesos se producen sin embargo dentro del tiempo de conmutación nominal ts que sigue al momento t1. Debido a que en el momento t1 el cambio de estado se produce en el tiempo en las dos rutas de señal 8 y 10, la unidad de valoración 9 se conmuta de la primera señal de salida S3 a la segunda señal de salida S3'.

En el momento t2 se deja libre el órgano de accionamiento. Con ello salta el contacto de conmutación 6 dentro del tiempo de conmutación ts de regreso al estado de reposo. A causa de la inercia mecánica del emisor de señales 2 se produce la pérdida de señal en la ruta de señal 10 de nuevo en el tiempo antes de la creación de señal en la ruta de señal 8. Debido a que el cambio de señal en el momento T2 se produce de nuevo dentro del tiempo de conmutación nominal ts, la unidad de valoración 9 permite de nuevo el cambio al primer estado operativo. Se produce otra fase de accionamiento entre los momentos t3 y t4, análoga a la histéresis descrita anteriormente.

Mientras que en la figura 3 se ha representado una histéresis adecuada del dispositivo 1, en la figura 4 se muestran a modo de ejemplo procesos de conmutación defectuosos. Mediante una pareja de líneas 16 oblicuas, paralelas se ha marcado aquí en cada caso una interrupción del eje de tiempos t así como de las curvas de estado respectivas. Un estado operativo defectuoso se produce por ejemplo cuando, al accionar el emisor de señales 2, no se produce un cambio de estado en las dos rutas de señal 8 y 10 dentro del tiempo de conmutación nominal ts. Un fallo así, como el que pueden generar por ejemplo una mecánica de conmutación 15 defectuosa o un contacto de conmutación 6 oxidado, se produce conforme a la figura 4 en el momento t5. Aquí se produce la creación del estado de estado de señal S2' con un retraso superior al tiempo de conmutación nominal ts con relación a la descomposición del estado de señal S1. Una vez transcurrido el tiempo de conmutación nominal ts los dos estados de señal S1'' y S2'' son "pasivos". La unidad de valoración 9 reconoce esto como estado operativo irregular y activa un mensaje de fallo F correspondiente. Incluso si, como conforme a la figura 4, el estado de señal S2'' se hace "activo" en un momento posterior, la unidad de control 9 no permite un cambio al segundo estado operativo y emite a continuación la señal cero segura.

El caso de fallo inverso, precisamente un retorno retrasado del emisor de señales 2 al estado de reposo, se produce conforme a la figura 4 en el momento t6. Una vez transcurrido el tiempo de conmutación nominal ts tras la desactivación del estado de señal S2', la unidad de valoración genera de nuevo un mensaje de fallo F. Al mismo tiempo se conmuta de vuelta, por el lado de salida, a una señal cero y genera con ello la señal de salida S3'' segura, también designada como señal de desconexión de emergencia.

En un caso de fallo ulterior, que se produce en el momento t7, la ruta de señal 10 se conmuta a un estado de señal S2'' activo, sin que previamente se haya producido una pérdida de señal en la ruta de señal 8. Un caso de fallo así puede estar provocado por ejemplo por un cortocircuito en las líneas 7, 8, 10 o en el emisor de señales 2. El estado de señal activo S1'', S2'' de las dos rutas de señal 8 y 10 se reconoce de nuevo como estado operativo irregular y se emite el correspondiente mensaje de fallo F.

En el caso de fallo inverso, que se produce en el momento t8, se activa la ruta de señal 8 sin que el estado de señal S2 se haya hecho pasivo anteriormente. Al mismo tiempo que la generación del mensaje de fallo F la unidad de valoración 9 vuelve a ponerse en el estado seguro de desconexión de emergencia mediante la generación de la señal de salida S3''.

En el caso de usarse un conmutador selector como emisor de señales 2 es normal, en el transcurso del proceso de conmutación, una pérdida de señal provisional en las dos rutas de señal 8 y 10. Un estado operativo durante el cual las dos rutas de señal 8 y 10 sean activas es por el contrario no plausible, con independencia de su duración. En el caso del fallo que se produce en los momentos t7 y t8, la unidad de valoración 9 reacciona por tanto sin retraso.

Son imaginables múltiples formas de ejecución alternativas del procedimiento conforme a la invención y del dispositivo correspondiente. En especial pueden generarse las señales de salida S3, S3' y S3'' en forma de impulsos de señal en lugar de señales constantes en el tiempo. La línea de salida 11 puede estar configurada con varios canales para la emisión separada de las señales de salida S3, S3' y S3''. Opcionalmente las rutas de señal 8 y 10 pueden estar ejecutadas con redundancia. En lugar de un conmutador selector como emisor de señales 2 puede usarse también un conmutador pulsador, en el que las rutas de señal 8 y 10 se conectan mediante contactos de conmutación paralelos, en especial una pareja de abridores-cerradores.

El dispositivo 1 descrito con relación a las figuras 1 a 4 está contenido en un teclado de lámina 19 representado en la figura 5 en vista en planta. El teclado de lámina 19 comprende varios campos de teclas 20a, 20b que están previstos para procesos de conmutación no orientados a la seguridad. En el caso de estos campos de teclas 20a, 20b se trata por ejemplo de campos de teclas 20a numéricos o alfabéticos y un campo de teclas de confirmación 20b correspondiente. Asimismo el teclado de lámina 1 comprende dos campos de teclas 21 previstos para procesos de conmutación orientados a la seguridad. Estos campos de teclas 21 sirven por ejemplo para la activación directa de un proceso de trabajo de una máquina técnica.

El teclado de lámina 19 representado en la figura 6 en una sección transversal VI-VI, que debe entenderse como esquema y que en especial no está a escala, se ha instalado sobre un soporte de suelo común a todos los campos de teclas 20a, 20b, 21. Por el lado exterior visible para un usuario en el estado montado el teclado de lámina 19 está cubierta por una lámina frontal 23 que forma la superficie de manejo. El soporte base 22 y la lámina frontal 23 están ejecutados fundamentalmente planos y están dispuestos entre sí casi en paralelo.

El espacio formado entre el soporte base 22 y la lámina frontal 23 está relleno de una capa separadora 24, que está dotada en la región de los campos de teclas 20, 21 de escotaduras 25. El soporte base 22 está ejecutado de forma preferida mediante una placa de circuito impreso habitual.

Para materializar los procesos de conmutación orientados a la seguridad asociados a los campos de teclas 21 se utiliza el dispositivo 1, descrito en detalle con relación a las figuras 1 a 4. El emisor de señales 2 del dispositivo 1 está situado aquí de tal modo en la escotadura 25 dispuesta bajo cada campo de teclas 21, que su órgano de accionamiento 14 hace contacto con la superficie interior 26 de la lámina frontal 23. La lámina frontal 23 está bombeada convexamente en la región del campo de teclas 21. Mediante presión sobre la lámina frontal 23 flexible en la región del campo de teclas 21 se impulsa el órgano de accionamiento 14, en el modo y la forma descritos, para accionar el emisor de señales 2. La entrada de señal 3 y las salidas de señal 4 y 5 se contactan, de una forma no representada con más detalle, a través de pistas de conducción correspondientes del soporte base 22.

La unidad de valoración 9 puede estar ejecutada, como se ha representado, como microcontrolador y estar igualmente contactada sobre el soporte base 22. Alternativamente la unidad de valoración 9 puede estar dispuesta, de una forma no representada con más detalle, por fuera del teclado de lámina 19, por ejemplo, formando parte de un control prioritario. En esta última ejecución se reconoce también una interrupción de línea o un cortocircuito entre el teclado de lámina 19 y la unidad de valoración 9.

Para los procesos de conmutación a activar con los campos de teclas 20a, 20b no se requiere ninguna medida de seguridad especial según lo dispuesto. Los emisores de señales correspondientes 28a o 28b se han configurado por ello, de forma ventajosa, como teclas de carrera corta sencillas y por tanto económicas. El emisor de señales 28a asociado al campo de teclas 20a está ejecutado a modo de burbuja de conmutación. Para esto la lámina frontal 23 está dotada en la región del campo de teclas 20a de un bombeado impreso, convexo con relación al soporte base 22 y soporta sobre su superficie interior 26 una superficie de contacto 29 eléctricamente conductora, opuesta a cierta distancia a una pareja correspondiente de contactos fijos 30. Mediante presión sobre la lámina frontal 23 en la región del campo de teclas 20a, ésta se deforma desde su posición de reposo convexa a una posición de accionamiento plana o cóncava respecto al soporte base 22. Por medio de esto es presionada la superficie de contacto 29 contra los contactos fijos 30 y activa mediante su puenteo el proceso de conmutación. Al suprimir la presión de accionamiento la lámina frontal 23 vuelve a su posición de reposo convexa, con lo que se abre de nuevo el contacto de conmutación.

Para campos de teclas que se utilicen con frecuencia sin función relevante para la seguridad, como por ejemplo el campo de teclas de accionamiento 20b, se utiliza con preferencia un emisor de señales 28b dotado de un elemento de encastre elástico 31 de tipo disco. El elemento de encastre elástico 31 está dispuesto con ello a cierta distancia del soporte base 22 y casi en paralelo al mismo, y hace contacto con preferencia directamente con la superficie interior 26 de la lámina frontal 23. El elemento de encastre elástico 31 está bombeado convexamente en su posición de reposo con relación al soporte base 22, de tal modo que la lámina frontal 23 está bombeada hacia fuera del plano del teclado de lámina 19, en relieve en la región del campo de teclas 20b. El elemento de encastre elástico 31 soporta una superficie de contacto 29 vuelta hacia el soporte base 22 que, en situación de reposo, está situada a su vez a cierta distancia enfrente de una pareja de contactos fijos 30, dispuestos sobre el soporte base 22. Ejerciendo presión sobre la superficie de teclas 31b, el elemento de encastre elástico 31 modifica bruscamente su forma de la posición de reposo convexa a una posición de accionamiento, plana o cóncava con relación al soporte base 22. Con ello se presiona a su vez la superficie de contacto contra los contactos fijos 30 y se cierra el contacto de conmutación correspondiente al campo de teclas 20b. Cuando se afloja la presión de accionamiento el elemento de encastre elástico 31 vuelve bruscamente a la posición de partida, con lo que se interrumpe el contacto eléctrico.

En el caso del teclado de lámina 19 representado en la figura 6, el soporte base 22 y la lámina frontal 23 están dirigidos fundamentalmente en paralelo uno con respecto a la otra, de tal manera que el teclado de lámina presenta una superficie de manejo fundamentalmente plana. Se prefiere una de este tipo sobre todo por motivos ópticos. Especialmente cuando la altura de montaje del emisor de señales 2 y la altura constructiva necesaria de los emisores de señales 28a, 28b, que definen en cada caso la distancia mínima entre el soporte base 22 y la lámina frontal 23, difiere claramente, se prefiere una ejecución alternativa del teclado de lámina 19 conforme a la figura 7. En esta ejecución el grosor de la capa separadora 24 en la región de los campos de teclas 21 es mayor que en la región de los campos de teclas 20. En una región de transición 32 aumenta continuamente el grosor de la capa separadora 24, con ello, entre los campos de teclas 20 y los campos de teclas 21. Como además el teclado de lámina 19 en esta ejecución está estructurado asimismo sobre un soporte base común 22 plano, por medio de esto los campos de teclas 21 están elevados con relación a los campos de teclas 20 sobre la superficie de manejo. La ejecución de los campos de teclas 21 relevantes para la seguridad así elevada apoya de forma ventajosa la orientación táctil de un usuario sobre la superficie de manejo del teclado de lámina 19, y reduce de este modo la probabilidad de un manejo erróneo. Mediante la región de transición 32 continua se evitan en especial aristas cortantes sobre la superficie de manejo, a lo largo de la cual la lámina frontal estaría expuesta a una mayor cara de material a causa de dobleces.

Las ventajas ligadas al teclado de lámina 19 descrito en las figuras 5 a 7 consisten en especial en que el teclado de lámina 19, mediante el uso de los emisores de señales 28a, 28b estructurados de forma relativamente sencilla, puede fabricarse económicamente. Debido a que para todos los procesos de conmutación relevantes para la seguridad se utiliza el dispositivo 1 descrito en las figuras 1 a 4, el teclado de lámina 19 puede usarse también para aquellos fines para los que, hasta ahora, el uso de teclados de lámina habituales no era posible o sólo de forma limitada a causa de los elevados requisitos de seguridad. Esto es especialmente ventajoso porque el teclado de lámina 19, en comparación con los transmisores de órdenes orientados a la seguridad habituales, tiene una estructura extremadamente plana y compacta. Una gran ventaja consiste también en que todos los campos de teclas 20a, 20b, 21 están contactados a través del soporte base 22 ejecutado como placa de circuito impreso y, de este modo, puede prescindirse de un cableado de los emisores de señales difícilmente automatizable. Asimismo es de gran ventaja que todos los campos de teclas 20a, 20b, 21 estén cubiertos por una lámina frontal común 23. El teclado de lámina 19 se fabrica como una pieza enteriza coherente, con preferencia incluso encapsulada herméticamente. De este modo se consigue, aparte de un montaje sencillo y de la posibilidad de un diseño unitario, sobre todo una elevada insensibilidad a la suciedad del teclado de lámina 19, lo que a su vez influye positivamente en su seguridad operativa.

Claims (10)

1. Teclado (19) para activar procesos de control con al menos un primer campo de teclas (21), al que se ha asociado un primer emisor de señales (2) que puede conmutarse entre un estado de reposo y un estado de accionamiento, que está unido por el lado de salida a una unidad de valoración (9) a través de una primera ruta de señal (8) y una segunda ruta de señal (10), estando diseñada la unidad de valoración (9) de tal modo, que

(a) en un primer estado operativo genera una primera señal de salida (S3), cuando la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10) presentan un estado de señal (S1, S2) correspondiente al estado de reposo,

(b) en un segundo estado operativo genera una segunda señal de salida (S3'), cuando la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10) presentan un estado de señal (S1', S2') correspondiente al estado de accionamiento,

(c) sólo lleva a cabo un cambio entre el primer y el segundo estado operativo cuando dentro de un tiempo de conmutación nominal (ts) prefijado se produce un cambio del estado de señal (S1, S1'; S2, S2') en las dos rutas de señal (8, 10), y

(d) por lo demás emite un mensaje de fallo (F),

así como con al menos un segundo campo de teclas (20a, 20b), al que está asociado un segundo emisor de señales (28a, 28b), que está ejecutado a modo de burbuja de conmutación o presenta un comportamiento de conmutación de salto activado por un elemento de encastre elástico (31).

2. Teclado (19) según la reivindicación 1, caracterizado porque el tiempo de conmutación nominal (ts) es de aproximadamente 20 ms.

3. Teclado (19) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer emisor de señales (2) presenta un comportamiento de conmutación de salto.

4. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10) presentan, una con respecto a la otra, un estado de señal inverso (S1, S2; S1', S2') tanto en el primer estado operativo como en el segundo.

5. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el primer emisor de señal (2) se conmuta a modo de un conmutador selector entre la primera ruta de señal (8) y la segunda ruta de señal (10).

6. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primer emisor de señales (2) está configurado como conmutador de carrera corta.

7. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el mensaje de fallo (F) contiene una indicación del tipo de fallo.

8. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al mismo tiempo que el mensaje de fallo (F) se genera una señal de desconexión de emergencia (S3'') como señal de salida.

9. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por una lámina frontal (23) que cubre conjuntamente todos los campos de teclas (20a, 20b, 21).

10. Teclado (19) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por una placa de circuito impreso común (22), sobre la que están contactados tanto el emisor de señales (2) asociado al o a cada primer campo de teclas (21) como el emisor de señales (28a, 28b) asociado al o a cada segundo campo de teclas (20a, 20b).