JP5392997B2 - 出入り防止装置のための閉保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、危険空間への危険な侵入を防止する装置及び方法に関するものである。

危険空間、例えば、運転が人間にとって危険な機械を備えた工場施設の施錠可能な空間は、出入り可能にすることも出入り不可能にすることもできなければならない。このような危険空間への出入りは通例、扉、又は、出入り通路を閉鎖又は開放する他の部分によって行われる。このような出入り通路を閉鎖又は開放する扉の状態を監視するために各種の閉保持装置が設けられてきた。閉保持装置は、扉自体を閉保持し、監視できるものもあれば、扉を閉鎖する掛け金を閉保持し、監視できるものもある。

本発明は、特に、出入り通路を閉鎖又は開放する部分、つまり、例えば扉又は掛け金に閉保持力を加えることも、かかる部分の状態を監視することもする、出入り防止装置のためのそのような閉保持装置に関するものである。

特許文献１から、空間領域のための出入り防止装置が知られている。この装置は制御下でスイッチオン／オフ可能である。これは固定部分と可動部分を含む。可動部分を使って、固定部分にある出入り口を閉鎖することができる。可動部分のために閉保持具が設けられている。固定部分には電磁石が設けられ、可動部分には、この電磁石を閉鎖可能にするアンカーが設けられている。電磁石の閉保持力は電流制御器によって制御可能である。

電磁石の監視と電磁石に対するアンカーの相対位置の監視のために別々のセンサを設けずに済むよう、電流制御器の第１の所与の目標値から第２の所与の目標値への制御ジャンプが行われる。その際、制御ジャンプの開始から第２の目標値への到達までの時間が測定される。この時間が長ければ、それだけアンカーが電磁石から離れているということであり、それが短ければ、それだけアンカーが電磁石に近いということである。

この装置では、電圧降下が供給回路内のシャントを介して測定される。このシャントにかかる電圧が、電磁石コイルの中を流れる電流を測る尺度となる。この電圧はＡ／Ｄ変換器を介して表現される。

上で述べたルールに基づき、目標値が磁石の飽和領域にあることを推測しなければならない。

監視された磁石が不飽和領域にあったとすれば、それ相当に逆のルールが適用されることになろう。しかしながら、提案された装置では、磁石が実際に飽和状態の中で働いているのか外で働いているのかチェックできない。それゆえ、測定信号は一義的でない。すなわち、確認された電流増大は、エアギャップが存在するときでも発生し得るのである（図１０を参照）。

独国特許第１０３３９３６３号公報

よって、本発明の課題は、閉保持装置、ないしは、このような閉保持装置を使って危険空間への出入りを防止する装置を提供することである。

この課題は、発明通り、装置に関する独立請求項の前段に記載の装置において同独立請求項の後段に記載の特徴によって解決される。

このような閉保持装置は、危険空間への出入り口を閉鎖又は開放する部分の閉保持と開放、さらには、その状態の監視に役立つ。このような閉保持装置を備えた出入り防止装置は、危険な時点に危険空間への立入りを防止するのに役立つ。

閉保持装置は、電磁石と、この電磁石の磁気回路を閉じるアンカーとを含む。このアンカーと電磁石が、出入り口と、この出入り口を閉鎖又は開放する部分に配置できる、又は配置される。この配置は、該部分が出入り口を閉鎖する位置にあるとき磁気回路がアンカーによって閉じられていて、該部分が出入り口を開放する位置にあるとき磁気回路が開いているようになっていなければならない。更に、閉保持装置は、電流源を電磁石コイルに接続し、電流源を電磁石コイルから分離するスイッチ、及び、測定用抵抗が設けられた電力循環系を含む。本装置は更に、測定用抵抗を介して電圧降下を測定し、前記電流測定を評価する評価装置を含む。

閉保持装置は、本発明によれば、測定用抵抗が電力循環系の中にも電磁石コイル循環系の中にも配置されていることを特長とする。

測定用抵抗が電力循環系の中に配置されていることにより、電磁石に電流源から電流が供給されている間の電流挙動、つまり、スイッチオン時及びスイッチオン後の電流挙動の監視が可能となる。

測定用抵抗が電磁石コイル循環系の中に配置されていることにより、電流源カットオフ時及び電流源スイッチオフの間の電流挙動の監視が可能となる。それにより更に、磁心からアンカーが離れる結果として電磁石コイル循環系内に生じる電流増大の認識が可能となる。

合目的に、評価装置は、操作／表示装置、及び、危険空間を制御する主制御装置と結合しており、操作／表示装置に情報を送り、その操作／表示装置から情報を受取るように作られている。危険空間内に危険が存在しないとき、つまり、例えばその中に配置された機械が静止しているとき、主制御装置は、出入り口を開放でき、操作／表示装置がそれを表示するようにセットされる。これで、評価装置は、特別な力を加えない限りアンカーを磁心から離れることができないようにスイッチを規制する。一方、危険空間に立入ることが危険であるとき、主制御装置は、特別な力を加えない限りアンカーが磁心から解放できないように評価装置がスイッチングを規制し、操作／表示装置がそれを表示するようにセットされる。その際、アンカーが磁気回路を閉じているこの状態がチェックされる。何らかの理由からこの閉じている状態が認識されない場合、評価装置と主制御装置を介して、危険空間に侵入した者がさらされている危険は、例えば、その中にある機械のスイッチオフ又は停止によって取除かれ、操作／表示装置によって表示される。また、危険空間内の危険プロセスを止め、危険空間を開放するために、又は、危険空間を閉鎖し、危険空間内の危険プロセスを始めるために、操作／表示装置を使って主制御装置への影響を強めることもできる。

閉保持装置の状態を監視するために、評価装置が、時間測定に応じて、又は、電流測定値又は測定値の差に応じてスイッチを起動制御するように作られることが有利である。これにより、電流供給をスイッチで短時間中断し、それで現に在る状態にとって特徴的な電流推移を電磁石コイル循環系の中に生じさせ、別の状態にとって特徴的な電流推移から区別することが可能となる。そこでは、測定用抵抗を介して電圧降下の変化に則して電流減少及び／又は電流増大を測定することができる。

合目的に、評価装置は、これを使って電磁石スイッチオン時の電磁石コイル循環系における電流増大の時間推移を測定できるように作られている。特に興味深いのは、電磁石の不飽和領域における時間推移である。なぜなら、この領域において測定された値を一義的に閉保持装置の状態に割当てることができるからである。そこで重要であるのは、この測定値に則して、磁気回路が閉じられているかどうか推測できることである。磁気回路が閉じられていれば、コイル循環系内の電流は、磁気回路が開いている場合よりフラットな形で電磁石の飽和状態と不飽和状態の間のコイル電流の限界値まで増大する。この電流増大を監視すれば、限界値を認識することができ、この限界値に基づいて各々の測定値を飽和状態又は不飽和状態に割当てることができる。

更に、電磁石作動中の電流変化が測定できるように評価装置が作られていると、有利である。そこで興味深いのは、電磁石コイル循環系内の電流が動作電流の正常レベルを超えて増大するかどうか監視することである。それが増大すれば、この誘導電流に基づき、磁心に対するアンカーの位置の変化を推測することができる。推測された状態を前提にすれば、アンカーが離れるだけでそのような電流を誘導することができる。この評価の仕方は、結果として合目的に、評価装置と主制御装置を相応に制御することにより、危険空間内で危険を生じさせるプロセスを終了させることにつながる。

評価装置は、更に、電力循環系の中断時に電磁石コイル循環系における電流減少の時間推移を測定できるように、また、電流供給が測定値に到達後に（一時的、又は、電磁石コイル循環系内の電流）スイッチを使って再開されるように設計されるのが、有利である。電流減少を監視し、限界値より下又は上にあるコイル内電流を確認することにより、その値に応じてコイルに再び電圧をかけることができ、電磁石の不飽和領域又は飽和領域における電流増大を突き止めることができる。

それでも、電流減少の傾きを突き止めるだけの方が有利である。それには、電流供給を例えばある一定の時間中断する。電流中断後、コイル循環系内の電流が所与の値に減少するまでに経過する時間を測定してもよい。突き止められた傾きが公差範囲内であれば、電磁石の作動は飽和領域にある。電流減少の傾きが急峻であれば、磁気回路は閉じられていない。

中断時間を可能な限り短縮するために、電磁石の磁心は変圧器鉄板からなる層で被覆してあってよい。

更に、電磁石のアンカー側にも操作部及び／又は表示部を設けてもよい。これは、誘導によって給電される形にすることで、専用の電流供給なしに作動させることができる。この目的のためにアンカーの周囲にコイルが設けられ、このアンカーコイルと結合した操作用電子装置が、信号を磁気回路に、従ってまた、電磁石コイル循環系に入力する目的で設けられている。その信号は、評価装置で認識され、相応の形に変換できる。磁気回路の状態又は状態変化を表示するために、アンカーコイルと結合した表示用電子装置が設けられていなければならない。そのために必要なエネルギーは、電磁石コイル循環系において規則的間隔で生じさせられる電流変動によって、また、それによってアンカーコイルにおいて生じさせられる電磁石の磁界変動によって誘導される。この電流変動は、電流供給の遮断と接続によって生じる。この供給休止の間に閉保持装置の状態はチェックされる。

閉保持装置においてアンカーなしで磁気回路が閉じられた状態にされてしまう手による操作を阻止するために、アンカーと磁心が互いに嵌まり合う形に作られている。この嵌まり合う形は、１つの平面からはずれた作りでなければならない。有利なのは、例えば磁心側の３つの凸部がアンカー側の３つの凹部と嵌まり合う形である。この形であれば、磁気回路を閉じる金属部分が凸部の高さ分の間隔をあけるだけで磁心上に配置でき、評価装置から、閉じていないと認識されることになる。

従って、本発明では、今述べたような閉保持装置を使って危険空間への出入り口を閉鎖又は開放する部分の状態の監視も重要な問題である。従来公知のやり方では、電力パラメータを変える中で測定用抵抗を介して電圧降下の変化を測定し、解読する。本発明によれば、測定用抵抗を電磁石コイル循環系内に配置することにより、電磁石コイル循環系の中でしか監視できない電流強度の時間推移を監視することが可能となった。このように監視可能であることは、電流供給を短時間遮断するだけでも閉保持装置の状態が認識される点で有利である。これはまた、磁石が飽和領域の中にあるのか外にあるのかの監視も可能にするので、測定結果を閉保持装置の状態に一義的に割当てることができる。

一義的な結果を得るために、好ましくは、電磁石コイルを電力循環系と結合させたときに電磁石コイル循環系内に生じる電流増大の時間推移を不飽和領域内で監視する。望むならば、測定された電流増大の傾きの変化に基づき、磁石の飽和領域と不飽和領域の領域別に電磁石コイル電流の限界値を求めることができる。この限界値は、電流供給を遮断した際、何時、磁石が再び不飽和領域に到達するかを見極めるのに活用することができる。合目的には、電磁石コイル循環系を時間間隔をあけて電流供給から分離し、その際にコイル循環系内の電流減少を監視する。電磁石コイル電流が所定の値（限界値より低いことも限界値より高いこともあり得る）より下まで減少したならば直ちに、電流供給を再開し、そこで電流増大を監視し、その電流増大の傾きに則して閉保持装置の状態を確認する。有利には、電磁石作動中に電磁石コイル循環系内の電流を監視する。そこで、正常レベルを超える電流増大が確認された場合、有利に、危険空間への出入り口を閉鎖する部分の強制開放に相応しい反応のプロセスが引き起こされる。

そこで閉保持装置を作動させると、先ず、磁気回路が電圧源スイッチオン時に閉じられているかどうか認識することができる。コイル循環系内の電流の時間推移が、それを測る一義的尺度である。これで、閉保持装置スイッチオン後数ミリ秒以内に、アンカーが磁気回路を閉じるかどうか確認できることになる。

これで引き続き、磁気回路が閉じられており、それゆえ、アンカーが最大の磁力をもって磁心に固着しているというところから出発することができる。この前提のもとで監視すべきは、アンカーが離れるかどうか、又は、磁石が飽和領域内で作動するかどうかだけである。両方監視することもできる。

アンカーが離れるかどうか監視するためには、評価用電子装置を使って、コイル循環系においてコイル電流が増大するかどうか監視する。電磁石が連続的に作動する間にコイル電流が増大すれば、その電流増大は、もっぱら、アンカーが離れることによって引き起こされた誘導から生じたものと推測できる。

磁石が飽和領域内で作動するかどうかチェックするためには、コイル循環系において電流供給の中断の間に生じる電流減少を測定するだけで足りる。この測定値から数ミリ秒以内に一義的な答えが得られる。

この両方のチェック測定が実行できるのは、コイル循環系内の電流が測定できるときだけである。

本発明による装置は次の通り機能する。
磁気回路が閉じられている（エアギャップＳが小さい）とき、電磁石コイルは電圧変化に緩慢に反応する。測定用抵抗を介しての電圧降下を測定することによって電磁石コイル電流を反復的又は連続的に測定することにより、この緩慢な挙動は、磁気回路が開いているときの電流のほとんど遅滞のない挙動から明確に区別することができる。この測定は、電磁石コイルへの電流供給のスイッチオンに続いて直ぐに行う。特に、磁石が飽和領域内で作動するに未だ至らないうちに行う。この測定に基づき、磁気回路が閉じられているかどうか明言できる。磁気回路が閉じられていない場合は、トラブルメッセージが出され、主制御装置が危険空間内の危険プロセスの開始を阻止する。磁気回路が閉じられているとき、危険空間への出入り口を閉鎖する部分は、全磁力を使って閉鎖位置に保持されている。主制御装置は、その上で危険プロセスの開始を許可する。

危険空間内で危険プロセスが進行する間、閉保持装置は、出入り口が閉鎖されたままであるかどうか監視しなければならない。危険空間の中に入る可能性は２つある。いずれの場合でも、アンカーを磁心から解放する。磁心が飽和領域にあるときは、磁力に抗してアンカーを磁心から解放しなければならない。

第１の可能性は、磁力に抗してアンカーを磁心から解放することによって出入りを強行することに存する。出入り口を閉鎖する扉を強制開放すると、アンカーは、例えばばね押し作用のゆえに突然磁心から弾け飛ぶので、このアンカーの運動によって電磁石コイルの中にはっきりと測定できる電流増大が誘発される。この付加電流が電力用に供給されなければならない。その量は、コイル循環系内に配置された測定用抵抗を介して電圧降下に則して求められる。

第２の可能性は、何らかの理由から磁力が維持されないままであることにある。この場合、磁石はもはや飽和領域内で作動させられなくなっている。それゆえ、磁石が飽和領域内で作動させられるかどうか確認すれば足りる。飽和領域内では、電流供給中断後の電流減少の時間推移は既知の公差範囲内にある。それゆえ、閉保持装置の状態を監視するためには、電磁石コイルへの電流供給は短時間中断される。

電流減少が公差範囲外にある場合、閉保持は確保されておらず、それゆえ、主制御装置は危険プロセスを止める。電流減少が公差範囲内にあって、電磁石コイル電流の電流強度が所要のレベルにあるとき、磁石は飽和領域内で働く。このことから、アンカーは磁気回路を閉じ、それゆえ、出入り口は閉鎖されていると推測することができる。電流供給遮断後に測定された電流は、電磁石コイル循環系内のダイオードを通って循環する。この電流は、この循環系の中でしか測定できない。

以下、本発明を図面に示す実施形態に則して詳細に説明する。図１に描かれた閉保持装置では、滞在領域と危険空間の間に壁があり、１４で表されている。この壁１４に設けられた出入り口が扉１２で閉鎖されている。壁には磁石１１が配置されている。扉にはアンカー１３が配置されている。磁石１１とアンカー１３はぴったり合い、扉１２が壁１４の出入り口を閉鎖するとき、アンカーが電磁石１１の磁気回路を閉じるようになっている。しかし、扉はその蝶番を中心として旋回でき、危険空間への出入りを許せるようになっている。扉を開けると、アンカーは強制的に電磁石の磁心から離される。これで、磁気回路は開いたことになる。電磁石１１には、これを作動させる電子装置１５が接続されている。この磁石作動用電子装置１５は操作／表示用電子装置１６と結合しており、操作／表示用電子装置の方は主制御装置１７が結合している。

図２に描かれているのは、磁心３、コイル１、アンカー１３、ならびに、磁石作動用電子装置１５を付けた電磁石１１である。磁石作動用電子装置１５は、電磁石コイル循環系が、ダイオード６と測定用抵抗４、電磁石コイル１への電流供給用の供給回路、測定用抵抗４を介して電圧降下に基づきコイル循環系内の電流を測定する測定用電子装置７によって形成されている。磁石作動用電子装置は更に、マイクロコントローラ８とトランジスタ２をも含む。

操作／表示用電子装置１６が磁石作動用電子装置１５と結合されている。閉保持装置１１、１３の状態を表示するため、すなわち、アンカー１３と磁心３の間にエアギャップＳが存在しないのか、又は大きいエアギャップＳが存在するのかを表示するため、エアギャップが無視できる程度で、アンカーにかかる磁力Ｆが大きいときは、操作／表示用電子装置によって接点が閉じられ、エアギャップｓが大きいときは接点が開かれる。この接点には信号灯が接続されている。

図３、４において、閉保持装置は、電磁石のアンカー側で操作／表示用電子装置２０の分だけ拡張されている。このアンカー１３はアンカーコイル２６を備えている。アンカーコイルには、このアンカーコイル２６に誘導された信号を認識することと信号をアンカーコイル２６に送ることができる電子回路が接続されており、該アンカーコイルに送られた信号が次に磁石作動用電子装置１５で検出、評価できるようになっている。

図５には、電磁石コイル１における電流の時間推移が磁心３とアンカー１３の間のエアギャップ幅Ｓとの関係において示してある。領域Ａ、すなわち、本例では最初の約１５０ミリ秒間の領域に描かれているのは、時点０での電流供給スイッチオンの後の挙動である。エアギャップが小さいと、電流は、エアギャップが大きい場合よりゆっくり増大する。このときの曲線は最大限度（ここでは１００ｍＡ）に近い。エアギャップが大きければ大きいほど、その最大限度に早く到達する。領域Ｂに描かれているのは、供給遮断後の電流挙動である。曲線は、磁石の飽和領域内で急に下がる。磁気回路が開いていると、電流は急に減少する。磁気回路が閉じられていると、電流は緩慢に減少する。

領域Ｃに描かれているのは、磁力Ｆに抗してアンカーを磁心から解放するときに生じる電流増大である。こうしてアンカーが磁気回路から遠ざけられると、コイル電流は増大する。磁気回路が出発時点から閉じられていればいるほど、誘発される電流増大の度合いは大きくなる。

図６は、一方で電磁石コイル循環系に加えられる電圧Ｕを方形波曲線として、他方で磁石において引き起こされた電流を時間軸上の上昇曲線と下降曲線として概略図で示す。これは、磁石の不飽和領域における推移の理想化された図である。時点Ｂにおいて電圧Ｕ_Magnetを加え始める。この電圧はその最大値までダイレクトに上昇し、これにより、電磁石コイルに電流の増大が引き起こされる。この電流は、図にＩ_Magnetで表された最高値まで増大する。時点Ｃにおいて電流供給を遮断する。すると、電圧は一気に０まで降下する。電流は時点Ｃ２に至るまで減少し、そこに至ったところで電流供給を再開する。すると、電流は再び増大に転じる。

測定時点Ｂ１とＢ２の間、ならびに、Ｃ１とＣ２の間の電流推移の傾きは、ΔＩ／Δｔで表すことができる。

Ｂ１からＢ２までの領域における電流増大は、アンカーと磁心の間のエアギャップ幅Ｓに左右される。この電流増大とエアギャップ幅Ｓとの関係を図７に示す。ここでは、最初の２０ミリ秒の間に生じる電流増大（実線）と、電流供給スイッチオン後１０ミリ秒から２０ミリ秒までの時間窓の中で生じる電流増大（破線）とを別々に示す。グラフから、電流増大の度合いはエアギャップ幅を測る尺度であることが分かる。エアギャップ幅が広ければ広いほど、増大の度合いは急である。

図８は電流増大の傾きを示す。ｘ軸は、図７と同様にエアギャップ幅をｍｍで表す。しかし、ｙ軸は、図７と異なり、ミリ秒当たりの電流増大の比例数を表す。この図から、１０ミリ秒から２０ミリ秒までの領域における平均傾き（破線）は０ｍｓから２０ｍｓまでの領域におけるそれ（実線）よりフラットであることが分かる。

図９の表は、時点Ｃ１とＣ２の間の電流減少を示す。時点Ｃ（図６）における１００ｍＡの電流から出発する。表によれば、電磁石の不飽和領域における電流減少は、エアギャップ幅が広ければ広いほど大きい。電圧源スイッチオフ後の測定の時点が後になればなるほど、電流減少は小さくなる。

図１０は、飽和領域における磁束の増加が極めてフラットであり、かつ、材質に極めて大きく左右されることを示す。ΔＩの電流変化から、材料“Ｖａｃｏｆｌｕｘ ５０”（商品名）の場合、軟鉄と比べて磁束密度Ｂの増え方が明らかに異なることが分かる。

ところが、エアギャップがある一定の幅で開いているとき（フラットな下曲線）、極めて類似の曲線勾配が現れる。それゆえ、ひとり電流増大を一義的に解釈することはできない。つまり、ある程度のエアギャップが存在する場合の不飽和領域における電流増大は、磁気回路が閉じられているときの飽和領域における電流増大と同じ程度なのである。

それでも、不飽和領域（ｙ軸付近）では、エアギャップが大きいか小さいか、コイル挙動に則して実にはっきりと区別することができる。

よって、図３、４に示す装置は、例えば次の通り作動させられる。扉１２は閉じられている。危険空間において危険プロセスを開始するものとする。磁石作動用電子装置１５のマイクロプロセッサ（評価用電子装置）８は、先ず主制御装置１７から、危険空間が出入りできるものとする情報を受取る。評価用電子装置８は、トランジスタ２を使って規則的間隔で数ミリ秒間、電磁石コイル循環系への電流供給をスイッチオンする。電流変化は磁界変化を生じさせ、これが今度はアンカーコイル２６のコイル循環系における電流変化を生じさせる。この電流変化は、アンカー側の操作／表示用電子装置２０に送られる。これが動作状態を表示する。例えば緑色の発光ダイオードが照光すると、これは、危険空間への出入り口が開放されていることを表示する。

例えばアンカー側の操作／表示用電子装置を使って、責任ある作業員がパルス（スタート）をアンカーコイル２６経由で磁気回路に送信し、最終的に電磁石コイル１の循環系に送信する。評価用電子装置８は、扉１２を閉鎖し、危険空間内で危険プロセスを開始することを要求するリクエストとコマンドを認識する。評価用電子装置は、その上でトランジスタ２を起動させ、電流供給がコイル循環系と結合させられるように制御する。評価用電子装置は、そこで電磁石コイル１における電流増大を監視する。この電流増大が、磁気回路が開いているときのコイルのほとんど遅滞のない電流増大に合致する場合、評価用電子装置は、扉を正しく閉めるよう指示する信号を表示装置に送る。

しかし、測定された電流増大が、磁気回路が閉じられているときの緩慢な電流増大に合致する場合は、直ぐに磁石の飽和領域に達し、従ってまた、最大の磁力に達する。扉はこれで閉じられ、閉保持されたことになる。評価用電子装置８は、この状態を表示装置で表示する。例えば赤色の発光ダイオードが点滅したとする。すると、スタートのリクエストが主制御装置に転送される。主制御装置はそこで危険プロセスをスタートさせる。スタートと同時に、表示を相応に変更するパルスもマイクロプロセッサ８に送られる。赤色の発光ダイオードは例えば永続的に照光する。

危険プロセスが進行している間、評価用電子装置は、磁石が扉を閉保持するかどうか監視する。仮に作業員が強引に出入りできるようにしたとすると、その際にアンカー１３は磁心３から引きちぎられる。測定用抵抗４を介して監視された電圧降下から、磁石作動用電子装置１５は、アンカーの引きちぎられたことによってコイル循環系で誘発された電流増大を知覚する。マイクロプロセッサは、危険空間内で進行中の危険プロセスの停止をダイレクトに引き起こす。これを達成するため、主制御装置１７がプロセスを止める仕事を任される。同時に、マイクロプロセッサは警報を発する。

その電流増大を代替の実施形態において監視しない場合は、その代わりに磁石の動作状態を監視する。こちらは、閉保持装置が活動している限り、飽和領域になければならない。これをチェックするため、マイクロプロセッサ８はトランジスタ２を起動させ、電流供給が規則的間隔で数ミリ秒間中断されるように制御する。これによってコイル循環系内で電流変化が生じさせられ、これが今度は磁界変化を、また、アンカーコイルにおける電流変化を生じさせる。アンカーコイルは、アンカー側の操作／表示用電子装置２０への給電に使用される。

電圧中断の間（図５、領域Ｂ）、電磁石コイル内の電流は減少する。磁気回路が閉じられていて、エアギャップが小さいとき、磁石は飽和領域にあり、電流は急速に減少した後、徐々に減少する。磁気回路が飽和状態で作動し、エアギャップが平均的であるとき、電流は徐々に減少する。不飽和状態のとき、初期電流強度は低すぎ、及び／又は、電流減少推移は飽和状態のときよりはるかにフラットである。エアギャップが大きいとき、磁石は不飽和領域にあり、電流は極めて急速に減少する。磁気回路が開いていて、飽和状態で作動するとき、電流減少の傾きは急峻すぎる。マイクロプロセッサは、磁石作動のために見込まれた電流強度が最初から存在するか否か、また、閉じられた飽和状態の磁気回路にとって典型的な電流減少が測定されるか否かを監視する。否である場合、マイクロプロセッサは、トラブルメッセージを警報と共に発し、危険プロセスの即時停止を引き起こす。

請求項に記載の種類の閉保持装置１１、１３、１５は、総括して言えば、危険空間への出入り口を閉鎖又は開放する部分の閉保持と開放、さらには、その状態の監視に役立つ。本閉保持装置は、電磁石１１と、この電磁石の磁気回路を閉じるアンカー１３を含む。更に、本閉保持装置は、電圧源を電磁石コイル１と接続し、電圧源を電磁石コイル１から分離するトランジスタ２、及び、測定用抵抗４が設けられた電力循環系を含む。本装置は更に、測定用抵抗４を介して電圧降下を測定し、この電流測定を評価する評価装置７、８を含む。測定用抵抗４が電磁石コイル循環系の中にも配置されていることにより、このコイル循環系の中にしか現れないコイル電流も測定することができる。それゆえ、この電流に則して、作動中にアンカー１３が磁心３から離されるかどうか、そして、それがコイル循環系内の電流増大を誘発するかどうか監視することができる。そこから更に、コイル１が電圧源から分離されるとき、電流減少がどのように推移するか監視することもできる。コイル１を電圧源と接続したときの電流推移の監視、及び、電圧源をコイル１から分離したときのコイル循環系において公差範囲外で誘発された電流増大及び／又は電流減少の監視により、閉保持装置の状態を確実に認識することが保証される。

閉保持装置を備えた出入り防止装置の概略図である。 閉保持装置の概略図である。 アンカー側の操作用電子装置を具備する閉保持装置を備えた出入り防止装置の概略図である。 アンカー側の操作用電子装置を具備する閉保持装置の概略図である。 様々なエアギャップ幅における、電磁石コイル循環系内の電流の時間に比例する挙動、それも、電流供給の開始時及び遮断時、ならびに、アンカーが磁心から離れたときの挙動を示すグラフである。 電流供給の開始時、遮断時及び再開時のコイル循環系内の電流挙動及び電圧推移の概略図である。 ２つの所与の時間にわたっての電磁石コイル循環系内の電流増大とエアギャップ幅との関係を示すグラフである。 同じ時間にわたっての電流増大の傾きを示すグラフである。 様々なエアギャップ幅における電磁石コイル循環系内の電流の平均値を、電流供給遮断後の様々な時点との関係において示す表である。 磁石の飽和領域における磁束密度Ｂの増加の、磁界強度Ｈの増加に対する比の測定結果を磁心材質別に比較するグラフである。

符号の説明

１ 電磁石コイル、２ トランジスタ、３ 磁心、４ 測定用抵抗、６ ダイオード、７ 測定用電子装置、８ マイクロプロセッサ、１１ 電磁石、１２ 扉、１３ アンカー、１５ 磁石作動用電子装置、１６ 操作／表示用電子装置、２６ アンカーコイル

Claims (17)

1. 危険空間への出入り口を閉鎖又は開放する部分の閉保持と解放、およびその状態の監視に役立ち、
   電磁石と、
   該電磁石の磁気回路を閉じるアンカーと
   を含み、ここで、アンカーと電磁石が前記出入り口と、前記出入り口を閉鎖又は開放する部分に配置されており、前記部分が出入り口を閉鎖する位置にあるとき、前記磁気回路が閉じられているのに対し、前記部分が出入り口を開放する位置にあるとき、前記磁気回路が開いており、更に、
   電磁石コイルと測定用抵抗が設けられた電磁石コイル循環系と、
   電磁石コイルと、電流源を電磁石コイルと接続し、電流源を電磁石コイルから分離するスイッチ、及び、測定用抵抗が中に設けられた電力循環系と、
   測定用抵抗を介して電圧降下を測定し、この測定結果を評価する評価装置と
   を含む
   閉保持装置であって、
   前記測定用抵抗が電力循環系と電磁石コイル循環系内とに配置され、
   前記測定用抵抗と前記電磁石コイルは、いずれも前記電力循環系の一部であり、また前記電磁石コイル循環系の一部でもある、
   ことを特徴とする閉保持装置。
2. 前記評価装置が、前記スイッチを時間測定に応じて、又は、電流測定値又は測定値の差に応じて起動制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
3. 前記評価装置が、電磁石スイッチオン時の電磁石コイル循環系における電流増大の時間推移を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
4. 前記評価装置が、電磁石の不飽和作動領域内での電磁石コイル循環系における電流増大の時間推移を測定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の閉保持装置。
5. 前記評価装置が、電磁石作動中の電流変化を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
6. 前記評価装置が、電磁石コイル循環系内の動作電流の正常レベルを超える電流増大を測定するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の閉保持装置。
7. 前記評価装置が、電力循環系中断時の電磁石コイル循環系における電流減少の時間推移を測定し、電磁石の不飽和作動領域到達の後に前記スイッチを使って電流供給をスイッチオンするように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
8. 前記電磁石の磁心が変圧器鉄板からなる層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
9. 前記アンカーの周囲にコイルを設け、前記磁気回路に、従ってまた、前記電磁石コイル循環系に信号を入力する、前記アンカーコイルに結合された操作用電子装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
10. 前記アンカーの周囲のコイル、及び、このアンカーコイルと結合した、前記磁気回路の状態又は状態変化を表示する表示用電子装置を特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
11. アンカーと磁心が１つの平面からはずれた形で互いに嵌まり合うことを特徴とする請求項１に記載の閉保持装置。
12. 電力パラメータを変える中で測定用抵抗を介して電圧降下の変化を測定し、解読する仕方で、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の閉保持装置を使って、危険空間への出入り口を閉鎖又は開放する部分の状態を監視する方法であって、電磁石コイル循環系の中でしか監視できない電流強度の時間推移を監視することを特徴とする方法。
13. 電磁石コイルを電力循環系と結合させたときに電磁石コイル循環系内に生じる電流増大の時間推移を不飽和領域内で監視し、その推移から、磁気回路が閉じられているかどうか推測することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 測定された電流増大の傾きに基づき、磁石の飽和領域と不飽和領域の領域別に電磁石コイル電流の限界値を求めることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 電磁石コイル循環系を時間間隔をあけて電流供給から分離し、その際にコイル循環系内の電流減少を監視することを特徴とする請求項１２−１４のいずれかに記載の方法。
16. 所定の時間の後、又は、電磁石コイル電流が所定の値より下まで減少したならば直ちに、電流供給を再開することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 電磁石作動中に電磁石コイル循環系内の電流を監視し、そこで、正常レベルを超える電流増大があるかどうか監視することを特徴とする、請求項１２−１６のいずれかに記載の方法。

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