JP6328555B2 - モジュール式制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、工業設備の制御装置、具体的にはモジュール式制御装置に関するものである。
また、本発明は、このような制御装置のためのモジュールまたはモジュール部に関するものである。
モジュール式制御装置は、少なくとも第1のモジュール部と、第2のモジュール部と、第3のモジュール部とを含む少なくとも1つのモジュールを備えている。第1のモジュール部および第2のモジュール部を、機械的および電気的に結合して第1の結合構成を形成することができる。第1のモジュール部および第3のモジュール部を、機械的および電気的に結合して第2の結合構成を形成することができる。第1のモジュール部は、第1の位置および第2の位置に移動可能である固定要素を備えている。その第1の位置において、該固定要素は、前記第1の結合構成で、第2のモジュール部と固定係合しており、その結果、第1のモジュール部と第2のモジュール部は、互いに接触して固定される。その第2の位置において、前記第1の結合構成における該固定要素は、第1のモジュール部と第2のモジュール部が互いに着脱可能であるようになっている。該固定要素は、固定作動部を備え、それを用いて、該固定作動部に力が作用したときに、第1の位置および第2の位置間で移動可能である。
この種の制御装置およびモジュールまたはモジュール部は、特許文献1によって公知である。
該制御装置には、例えば、設定可能なコントローラー、またはプログラマブル・コントローラー用のモジュール式制御装置がある。
該制御装置は、例えば、PNOZ(登録商標)という商品名で本出願人によって市販されているコントローラー等の、設定可能なコントローラー、または、例えば、PSS(登録商標)という商品名で本出願人によって市販されているコントローラー等の、プログラマブル・コントローラー、または、これらと同様のコントローラーであってもよい。
この場合、設定可能とは、例えば、配線等の、該コントローラーのハードウェアコンポーネントのマッチングまたは調整を意味すると理解される。プログラム可能とは、例えば、プログラム言語を用いた、該コントローラーのソフトウェアコンポーネントのマッチングまたは調整を意味すると理解される。
具体的には、PSS universal(登録商標)は、システム仕様“Pilz, PSSuniversal, Programmable Control Systems PSS(登録商標), System Description, No. 21256- EN-04”によって周知のように、標準的な作業および安全な作業のためのモジュール式のプログラム可能な制御装置を提供している。この場合、モジュールは、電子モジュール部の形態の第1のモジュール部と、以下においてはバスモジュール部とも呼ばれるベーシックモジュール部の形態の第2のモジュール部とを備えている。該電子モジュール部は、直線的な運動により該バスモジュール部に差し込まれる(plugged)。
このシステムにおける電子モジュール部は、2つの異なるデザインを有している。第1のデザインにおいて、該電子モジュール部は、(例えば、フェイルセーフ(FS)用途または標準的な(ST)用途のための)入力/出力モジュール部とすることができる。第2のデザインにおいては、該電子モジュール部は、モジュール供給電圧すなわち内部供給電圧を給電するための、または、周辺供給電圧すなわち外部供給電圧を給電するための、給電モジュールとも呼ばれている電圧原モジュール部とすることができる。したがって、複数の別々の電圧群を形成することが可能である。
第1のデザイン(入力/出力モジュール部)の場合、対応するバスモジュール部が用いられ、そのバスモジュール部は、左側に隣接する該モジュールからの供給電圧を、右側に隣接する該モジュールに接続するために、長手方向の(右側および左側へ向かう)両方向にバスコネクタを有している。そのため、このデザインは、接続バスを備えたデザインとも呼ばれている。
第2のデザイン(電圧源モジュール部)の場合、対応するバスモジュール部が必要とされ、そのバスモジュール部は、(例えば、左へ向かう)第1の方向における該供給電圧バスへの接続部を有しておらず、および該供給電圧上で、右側に隣接する該モジュールにのみ流すために、(例えば、右へ向かう)他方の方向における該供給電圧バスへの接続部を有している。換言すると、新たな電圧群を構成する場合、該供給電圧バス上の接続は、対応するバスモジュール部によって遮断される必要がある。そのため、このデザインは、遮断バスを備えたデザインとも呼ばれている。したがって、第2のモジュール部(バスモジュール部)に関する2つのデザインには、第一には接続バスを、第二には遮断バスを設けなければならない。
このシステムにおいて、該外部コネクタは、該バスモジュール部に一体化されており、その結果、該バスモジュール部上に配置されている該電子モジュール部は、該バスモジュール部の外部コネクタに存在する配線を置換えることなく、すなわち、再配線を要することなく取り換えることができる。
しかし、複数の接続部が調整可能であり、および可変であることが好ましい。そのため、制御装置は、3つのモジュール部を有するモジュールを備える制御装置とすることができる。1つのこのような制御装置は、例えば、“X20- System, User’s Manual, Version: 2.10(2009年5月), Model number: MAX20- ENG”という文書から分かるように、B&RによるX20システムによって知られている。すなわちモジュールは、電子モジュール部の形態の第1のモジュール部と、バスモジュール部の形態の第2のモジュール部と、接続モジュール部とも呼ばれるF端子モジュール部の形態の第3のモジュール部とを備えている。このシステムにおける外部コネクタは、独立した接続モジュール部に収容されている。
また、特許文献1は、3つのモジュール部も開示している。いずれの場合でも、1つの電子モジュール部をベーシックモジュール部上に配置することができ、また、接続端末ブロック(接続モジュール部)を、該電子モジュール部の前側に配置することができる。該ベーシックモジュール部は、ラッチ、弾性部、または、該電子モジュール部の他の固定部と相互に作用する切欠き部を有している。該固定部は、該電子モジュール部を、該ベーシックモジュール部に組み込まれた位置に固定するために、2つのスライドによって動かすことができる。
米国特許出願公開第2003/0143896 A1号明細書 独国特許出願公開第 10 2004 020 994 A1号明細書 国際出願公開第2005/003869 A1号明細書
このような制御装置に関する一つの問題は、その上に接続モジュール部が配置されている電子モジュール部を、該モジュールがまだ使用されているときに、例えば、電圧または信号が該接続モジュール部の接続部またはF端子に存在する場合に、バスモジュール部から取り外すことができるということにある。
この取り外しは、とりわけ、該バス上に障害を生じる可能性がある。さらに、特に、該電子モジュール部の電子装置が、そのときに試運転しているか、または、起動している場合に、接続された周辺装置(例えば、アクチュエータ等)において障害が発生する可能性がある。そのため、例えば、動く際に人に危険を及ぼす可能性のある、接続されたかまたは駆動されたアクチュエータにおいて、その上に該接続モジュール部が配置されている場合、該電子モジュール部の、該バスモジュール部からのこのような取り外しは、セーフティクリティカルである可能性がある。さらに(特に、故障の場合)、該電子モジュール部に高電圧が存在する可能性があり、その結果、その上に該接続モジュール部が配置されている電子モジュール部をバスモジュール部から取り外しているユーザが、高電圧によって負傷する可能性がある。
こうした背景の下、本発明の目的は、向上したフェイルセーフティを有し、および/またはそれに関して、負傷のリスクがより少ない、冒頭で言及したタイプの制御装置およびモジュールまたはモジュール部を提供することである。
本発明の一つの態様によれば、この目的は、冒頭で言及したタイプの制御装置によって実現され、この場合、該固定作動部は、第1の位置において、第1の空間領域に配置され、また、第2の位置においては、第2の空間領域に配置され、および第3のモジュール部は、第2の結合構成において、第2の空間領域に少なくとも部分的に配置される阻止部を有している。
本発明のさらなる態様によれば、該目的は、対応するモジュールまたはモジュール部によって達成される。
そのため、本発明の制御装置は、該固定要素が、第1および第2の結合構成において、第2の位置に移動するのを防止されるか、または阻止されるようにデザインされている阻止部を用い、この場合、第1のモジュール部と第2のモジュール部は、互いに着脱可能である。第1のモジュール部は、第3のモジュール部が取り外されるまで妨げられるか、または、阻止される。第1のモジュール部の第2のモジュール部からの取り外しまたは分離は、第3のモジュール部が既に取り外されている場合にのみ可能である。
そのため、全体的に見て、本発明の制御装置および本発明のモジュールまたはモジュール部は、向上したフェイルセーフティを有し、および/またはそれに関して、負傷のリスクがより少ない構成を可能にする。したがって、上述した目的は完全に実現される。
第1の改良形態において、該阻止部は、特に第1の位置において、該固定作動部に接触する突出部またはバーを備えている。
この改良形態においては、単に突出部またはバーを形成することによる阻止が実現される。したがって、第3のモジュール部のハウジングの対応するデザインにより、シンプルで、そのため安価な方法で、阻止が実現される。
第2の改良形態において、第3のモジュール部は、第1のモジュール部をその上で着脱可能に保持することができる旋回ホルダ要素を有している。第3のモジュール部の該旋回ホルダ要素は、旋回軸によって旋回点を画成し、その結果、画成された運動経路に沿った旋回運動により、第1のモジュール部と第3のモジュール部を結合して、第2の結合構成を形成することができる。
この改良形態においては、第1のモジュール部と第3のモジュール部との間で旋回可能な接続が形成される。そのため、第1のモジュール部と第3のモジュール部を、単に、確固として定義された旋回点周りの旋回運動により、安全かつ確実に結合することができる。
さらなる改良形態において、該阻止部は、該旋回ホルダ要素の少なくとも一部である。
この改良形態において、該旋回ホルダ要素は、該旋回点を画成するためにだけ用いられるのではなく、同時に、第1のモジュール部を阻止するための阻止部としても用いられる。すなわち、該旋回ホルダ要素は、二重機能を有している。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部は、第2のモジュール部をその上で着脱可能に保持することができる旋回ホルダ要素を有している。第1のモジュール部の該旋回ホルダ要素は、旋回軸によって旋回点を画成し、その結果、第1のモジュール部および第2のモジュール部は、画成された運動経路に沿った旋回運動によって結合して第1の結合構成を形成することができる。
この改良形態においては、第1のモジュール部と第2のモジュール部との間で旋回可能な接続が形成される。したがって、第1のモジュール部と第2のモジュール部は、単に、確固として定義された旋回点周りの旋回運動によって、安全かつ確実に結合することができる。このようにして、特に、第2の改良形態と組合わせて、二重の旋回可能な接続が形成される。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部の該旋回ホルダ要素と、第3のモジュール部の該旋回ホルダ要素は、該モジュールの互いに反対側に配置されている。
この改良形態においては、該モジュール部の最適な旋回運動の上げ下げを実現することができる。具体的には、第3のモジュール部は、第1の方向に(例えば、右に向かって)下へ旋回させることができ、また、第1のモジュール部は、第1の方向の反対側の第2の方向に(例えば、左へ向かって)下へ旋回させることができる。
さらなる改良形態において、該固定係合部は、第1の位置において、第2のモジュール部の切欠き部に固定係合する突出部またはバーである。
この改良形態においては、第1のモジュール部を第2のモジュール部上に固定するためのシンプルで、そのため安価なデザインが実現される。そのため、第1のモジュール部を第2のモジュール部上に固定するためのスナップアクション式クロージャを設けることができる。
改良形態において、該固定要素は、スナップアクション式クロージャを備えている。
さらなる改良形態において、該固定要素は、決められた不動点を備えたレバーである。
この改良形態においては、レバー効果による該固定要素のシンプルで、そのため安価な動作が実現される。
さらなる改良形態において、該レバーは、該不動点に対して第1のレバー部および第2のレバー部を有する両側レバーである。該固定作動部は、第1のレバー部に設けられ、また、該固定係合部は、第2のレバー部に設けられている。
この改良形態においては、短いレバーを備えた有利なデザインが提供される。そのため、該固定作動部に及ぼす必要のある力の量が低減され、または、最小限にされる。
代替的な改良形態において、該レバーは、片側レバーである。
この改良形態においては、片側レバーにより、シンプルな実施態様が提供される。
さらなる改良形態において、該レバーの該固定作動部は、該不動点によって決められた不動点軸に垂直に配置されている平面内で、一方向に移動可能である。該固定作動部は、第1の位置において、該平面内の第1の角度位置に配置されている。該固定作動部は、第2の位置において、該平面内の別の第2の角度位置に配置されている。
この改良形態においては、シンプルな往復運動と、それによる該角度位置の変化によって、該固定要素の可動性がもたらされる。
さらなる改良形態において、該阻止部は、第2の結合構成において、第1の角度位置と第2の角度位置との間の領域に、少なくとも部分的に配置されている。
さらなる改良形態において、該固定作動部は、該固定要素の一方の端部に配置されている。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部はハウジングを備えており、この場合、該固定要素は、該ハウジング上に固定されている。
この改良形態において、該固定要素は、外部から容易にアクセス可能である。そのため、第1および第2のモジュール部は、いつでも容易に取り外し可能である。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部は、少なくとも1つの第1の電気接点を備え、この場合、第2のモジュール部は、少なくとも1つの第1の電気的嵌合接点を備え、その嵌合接点は、第1の結合構成において、第1のモジュール部と第2のモジュール部との間の電気的接続のために、第1のモジュール部の第1の電気接点に接触する。代替例として、または加えて、第3のモジュール部が、少なくとも1つの第1の電気接点を備え、この場合、第1のモジュール部は、少なくとも1つの第1の電気的嵌合接点を備え、その嵌合接点は、第2の結合構成において、第1のモジュール部と第3のモジュール部との間の電気的接続のために、第3のモジュール部の第1の電気接点に接触する。
この改良形態においては、第1のモジュール部と第2のモジュール部との間の電気的接続および/または第1のモジュール部と第3のモジュール部との間の電気的接続が形成される。具体的には、2つの電気的接続部を用いることにより、互いに電気的に接続されている3つのモジュール部への分離を実現することができる。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部は、信号処理ユニットを備えている。あるいは、または加えて、第2のモジュール部は、通信バスまたは供給電圧バスのための少なくとも1つのバスコネクタを備えている。さらなる代替例として、または加えて、第3のモジュール部は、信号または電圧を供給するための少なくとも1つの外部コネクタを備えている。
この改良形態において、該3つのモジュール部の異なる機能の最適な分散を実現することができる。具体的には、第1のモジュール部には、電子モジュール部の機能を割り当てることができ、第2のモジュール部には、バスモジュール部の機能を割り当てることができ、および第3のモジュール部には、接続モジュール部の機能を割り当てることができる。
さらなる改良形態において、第1のモジュール部は、互いに冗長な方法で、少なくとも1つの入力信号を処理するために、2つの冗長信号処理チャネルを有している。該2つの冗長信号処理チャネルは、それぞれ、これに依存する信号を生成するために、論理信号の組合せを実行することを可能にすることができる。この信号は、好ましくは、工業設備の操業停止のためのスイッチング要素を駆動するのに用いることができる。少なくとも1つの入力信号は、第3のモジュール部の外部コネクタに存在する信号とすることができる。好ましくは、該2つの信号処理チャネルは、互いに冗長性を用いて2つの入力信号を処理する。その場合、該2つの入力信号の各々は、いずれの場合でも、第3のモジュール部の1つの外部コネクタに存在する信号とすることができる。
この改良形態においては、対応するモジュールまたはモジュール部は、安全なタスクまたは安全な機能を実行する。具体的には、この場合、該対応するモジュールまたはモジュール部は、工業設備のフェイルセーフ(FS)の操業停止に用いることができる。
さらなる改良形態において、該制御装置は、長手方向に互いに隣接して配置された複数のモジュールを有している。
さらなる改良形態において、第2のモジュール部は、ハウジングと、該長手方向に隣接している第1の隣接するモジュール部への電気的接続のための、該ハウジングの第1の側部の少なくとも1つの第1の電気的バスコネクタと、該長手方向に隣接している第2の隣接するモジュール部への電気的接続のための、該ハウジングの第1の側部とは反対側の第2の側部の少なくとも1つの第2の電気的バスコネクタとを備えている。
さらなる改良形態において、第3のモジュール部は、第1のモジュール部と第3のモジュール部を第2の結合構成で互いに接触させて固定するために、固定係合部を有する固定要素も備えている。
この構成においては、第1のモジュール部と第2のモジュール部だけが互いに接触して固定されているのではなく、第1のモジュール部と第3のモジュール部も互いに接触して固定されている。
さらなる改良形態において、第3のモジュール部は、第3のモジュール部の該固定要素の過伸展を防ぐために、過伸展防止要素を備えている。該過伸展防止要素は、具体的には、第3のモジュール部の該固定要素が第3のモジュール部から外れるのを防ぐための取外れ防止手段とすることができる。
この改良形態において、第3のモジュール部の該固定要素は、輸送中、および設置(該モジュールの組立)中の過伸展または取外れから守られている。該過伸展防止要素または取外れ防止要素は、具体的には、第3のモジュール部の該固定要素の前方に配置されているバーとすることができる。
上述した、およびこれから以下で説明される機能を、本発明の範囲から逸脱することなく、前述のそれぞれの組合せにおいてだけではなく、他の組合せにおいて、または単独で用いることができることは言うまでもない。
本発明の実施形態は、図面に図示されており、および以下の説明において詳細に説明されるであろう。
本発明の制御装置が適用される工業設備を単純化して示す図である。 第1のモジュール部および第2のモジュール部とともに、互いに隣接して配置された複数のモジュールを有する制御装置の斜視図を示す。 図2に示す制御装置の第2のモジュール部のみを示す斜視図である。 第1および第2の結合構成内に第1、第2および第3のモジュール部を有する本発明の第1の実施形態に係るモジュールの斜視図を示す。 図4に示すモジュールの断面図を示す。 第3のモジュール部が取り外されている状態の、図4に示すモジュールの斜視図を示す。 図5に示すモジュールの断面図を示す。 第1の結合構成において、第1のモジュール部が取り外された状態になっている、図4〜図5に示すモジュールの斜視図を示す。 図6に示すモジュールの断面図を示す。 第1のモジュール部が取り外されている状態の、図4〜図6に示すモジュールの斜視図を示す。 図7に示すモジュールの断面図を示す。 第1および第2の結合構成で第1、第2および第3のモジュール部を備える本発明の第2の実施形態に係るモジュールの斜視図を示す。 図8に示すモジュールの断面図を示す。 図8aに示す断面図の拡大領域Xを示す。 さらなる実施形態に係る第1および第2のモジュール部を備えているモジュールの斜視図を示す。 さらなる実施形態に係る第1および第2のモジュール部を備えているモジュールの斜視図を示す。 さらなる実施形態に係る第1および第2のモジュール部を備えているモジュールの斜視図を示す。 図11に示す第1のモジュール部の斜視図を示す。 第2のモジュール部、特に図2および図3に示す第2のモジュール部の斜視図を示す。 図12に示す第2のモジュール部の上からの平面図を示す。 図12および図13に示す第2のモジュール部の内部斜視図を示す。 図14に示す内部斜視図の拡大領域Xを示す。
図1は、本発明の制御装置1の実施形態に関する工業設備10を示す。この実施形態において、制御装置1は、設備10のフェイルセーフの操業停止のために構成されている。すなわち、制御装置1は、安全なタスクのために用いられる。設備10は、この場合、例としてロボット12を備え、稼働中のその動きは、ロボット12の作業領域内にいる人に危険をもたらす。そのため、ロボット12の作業領域は、安全ドア14を備えた安全フェンスによって保護されている。安全ドア14は、例えば、メンテナンス作業または設定作業のために、ロボット12の作業領域内へのアクセスを可能にしている。しかし、通常の作業動作中に、ロボット12は、安全ドア14が閉まっている場合にのみ、作動できるようにすべきである。安全ドア14が開かれるとすぐに、ロボット12は、停止されるか、または別の方法で安全な状態にされる必要がある。
安全ドア14の閉じた状態を検出するために、ドア部16およびフレーム部18を備えた安全ドアスイッチが、安全ドア14に取り付けられている。フレーム部18は、ライン20上に安全ドア信号を生成し、その信号は、ライン20を介して本発明の制御装置1へ供給される。
この実施形態において、制御装置1は、複数のコネクタ(例:外部装置コネクタ)29を備えたI/O部24を有している。いくつかの実施形態において、コネクタ29は、制御装置1のハウジング27の一つのハウジング側部に、例えば、以下で説明するように、接続モジュール部上に配置される接続端子またはF端子である。例えば、それらは、ばねで付勢された端子またはねじ端子であってもよい。
他の実施形態においては、該コネクタは、複数の接触要素(ピン)を備えている雄コネクタまたは雌コネクタとすることができ、この場合、1つのピンが、1つのそれぞれの接続部を形成している。多くの場合、5つの接触ピンを有する雌M8コネクタが、現場レベルでの信号装置または他のセンサの接続部に用いられている。それに応じて、本発明の制御装置の実施形態は、ロボット12の物理的近傍の開閉装置キャビネットの外部に配置されているフィールド装置とすることができ、または、該フィールド装置を備えることができる。
この実施形態において、制御装置1は、2つの冗長信号処理チャネルを有している。例として、この場合、2つのマイクロコントローラ28a,28bが図示されており、それらは、それぞれI/O部24に接続されている。マイクロコントローラ28a,28bは、この場合、互いに冗長性を用いて、I/O部24の装置接続部において、制御装置1によって受け取られる入力信号を処理し、その後、前記マイクロコントローラがこの結果を比較し、そのことが矢印によって図示されている。2つのマイクロコントローラ28a,28bの代わりに、マイクロプロセッサ、ASIC、FPGAおよび/または他の信号処理回路を用いることができる。
好ましくは、制御装置1の実施形態は、互いに冗長性を有し、およびそれぞれ、それに依存する信号を生成するために、論理信号の組合せを実行することが可能である少なくとも2つの信号処理チャネルを有している。その場合、この信号は、工業設備10またはロボット12を停止させるためのスイッチング素子を駆動するのに用いられる。このような制御装置1は、設備10、この場合はロボット12のフェイルセーフ(FS)の操業停止のために用いることができる。
ここで図示されているケースでは、制御装置1は、2つの冗長スイッチング素子30a,30bを有している。これら2つのスイッチング素子の各々は、接触器40a,40bへの電流フローを可能にするために、または、この電流フローを遮断するために、高電位32を、制御装置1の装置接続部38a,38bに接続することが可能である。したがって、スイッチング素子30a,30bの各々は、アクチュエータ、例えば、接触器または電磁弁の作動を停止させることができる。
接触器40a,40bは、それぞれ、操作接点42a,42bを有している。操作接点42a,42bは、この場合、電力供給部44からロボット12への電力供給路内で、互いに直列に配置されている。制御装置1が接触器40a,40bの作動を停止させるとすぐに、接点42がドロップアウトし、およびロボット12のための電力供給が停止される。当業者にとって、このような「ラジカルな」操業停止が、ここでは例として記載されていることは明らかである。これからの派生として、危険な動作等の安全要求事項の場合、ロボット12の部分のみを停止させることができ、一方で、ロボット12の他の部分は、機能を維持したままである。可能な限り該動作の停止前に、ロボット12を制御された方法で停止させることができるように、遅延停止も想定される。
制御装置1は、この場合、ライン19上の安全ドアスイッチの信号により、および非常停止ボタン46からのさらなる入力信号により、スイッチング素子30a,30bを制御する。非常停止ボタン46は、ラインを介して、制御装置1の装置接続部にも接続されている。好ましくは、該入力信号の各々は、冗長的に存在することが可能であり、または、それぞれのケースにおいて、2つの入力および出力ラインまたは接続部を設けることができる(図1には図示せず)。そのため、図1に示す実施例においては、非常停止ボタン46のために、2つの入力ラインまたは入力部を設けることができ、その入力ラインまたは入力部は、それぞれ、非常停止ボタン46からの入力信号を供給する。同じことが、該安全ドアスイッチの信号にも当てはまる。
いくつかの実施形態において、制御装置1は、個々の信号装置に供給される出力信号を生成する。例として、このような出力信号は、ライン48を介して該安全ドアスイッチのフレーム部18へ流される。フレーム部18は、ドア部16が、フレーム部18の近傍に位置している場合、すなわち、安全ドア14が閉まっている場合に、安全スイッチング装置1の出力信号をライン48からライン19上へループさせる。そのため、制御装置1は、ライン48上の出力信号を用いて、およびライン19上の入力信号を用いて、該安全ドアスイッチをモニタすることができる。この場合、同等の方法で、制御装置1は、非常停止ボタン46をモニタする。
図1の実例からの派生として、実際には、多くの場合、制御装置1の2つの冗長出力信号が用いられ、それらの出力信号は、それぞれ、別々の信号ラインを介して信号装置へ流れ、およびこの信号装置を介して制御装置1へループして戻る。例として、このような実施形態のために、特許文献2が参照され、該公報は、このような信号装置の冗長モニタリングに関連する詳細に関して、本願明細書に参照することにより組み込まれる。また、非常停止ボタン46は、実際には、上述したように、冗長入力および出力ラインを用いてしばしばモニタされる。
制御装置1の図1に示す実施形態において、該制御装置は、安全なタスクに、具体的には、設備のフェイルセーフ(FS)の操業停止のために用いられる。しかし、制御装置1は、非安全関連タスクまたは標準タスク(ST)にも用いることができる。
制御装置1は、具体的には、該工業設備の制御のためのプログラム可能な制御装置とすることができる。あるいは、制御装置1は、設定可能な制御装置とすることもできる。この場合、設定可能とは、例えば、配線等の、コントローラーのハードウェアコンポーネントのマッチングまたは調整を意味すると理解される。プログラム可能とは、例えば、プログラム言語を用いた、該コントローラーのソフトウェアコンポーネントのマッチングまたは調整を意味すると理解される。
制御装置1は、少なくとも1つのバス、具体的には、通信バスおよび/または供給電圧バスを備えることができる。例えば、制御装置1は、そのコンポーネントがバスを介して互いに接続されている分散制御装置とすることができる。該制御装置は、特に、該(通信)バス上のデータトラフィックの調整のためのヘッドモジュールを備えることができる。安全なタスクのための制御装置1の場合、該(通信)バスは、例えば、SafetyBUS pまたはPROFINET等のフェイルセーフバスとすることができる。標準タスクのための制御装置1の場合、該バスは、例えば、CANOpenまたはDeviceNet等の標準フィールドバスとすることができる。
制御装置1は、具体的には、少なくとも1つのモジュールを備えているモジュール式制御装置である。図2は、第1のモジュール部102および第2のモジュール部104を備え、互いに隣接して配置された複数のモジュール100を備えている、該モジュール式制御装置の実施形態の斜視図を示す。第3のモジュール部106は、図2に図示されていない。
第1のモジュール部102は、ハウジング103を備えている。第2のモジュール部104は、ハウジング105を備えている。第2のモジュール部104は、少なくとも1つのバスコネクタ117,118を備えている。そのため、第2のモジュール部104は、以下においては、バスモジュール部とも呼ばれている。
図3は、第2のモジュール部(バスモジュール部)104のみを備えた、図2に示す制御装置の実施形態の斜視図を示す。第2のモジュール部(バスモジュール部)104と、モジュール100は、それぞれ、長手方向Lにおいて、互いに隣接して配置されている。第2のモジュール部104と、モジュール100は、図3に図示されているように、それぞれ、ガイドレール101上に取り付けられている。
第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、供給電圧バスのためのバスコネクタ117と、通信バスのためのバスコネクタ118とを有している。第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、長手方向Lに隣接している隣接するモジュール部(図2および図3の右側で隣接している隣接するモジュール部)への電気接続のために、ハウジング105の第1の側部に、第1の電気バスコネクタ117,118を備えている。第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、長手方向Lに隣接している別の隣接するモジュール部(図2および図3の左側で隣接している隣接するモジュール部)への電気接続のために、第1の側部とは反対側の、ハウジング105の第2の側部に、第2の電気バスコネクタ117’,118’(図3には図示せず)をさらに備えている。具体的には、第2の電気バスコネクタ117’,118’は、他の隣接するモジュール部の対応する第1の電気バスコネクタ117,118に接続することができる。このようにして、該供給電圧バスと、該通信バスは、第2のモジュール部(バスモジュール部)104越しに接続されている。
制御装置1は、特に、上述したように、該(通信)バス上のデータトラフィックの調整のためのインタフェースおよび処理部を備えるヘッドモジュール(図2および図3には図示せず)をさらに備えることができる。その場合、該ヘッドモジュールは、同様にガイドレール101上に取り付けることができる。該ヘッドモジュールは、上述したように、長手方向Lで、第2のモジュール部(バスモジュール部)104またはモジュール100に隣接して配置することができる。
図2および図3において、該ヘッドモジュールは、例えば、長手方向Lに、第1のモジュール100に隣接して左側に配置することができ、および第1のバスコネクタ117,118を介して該モジュールに接続することができる。各モジュール100または対応する第1のモジュール部(電子モジュール部102)は、I/O(入力/出力)モジュールまたはモジュール部とすることができる。該I/Oモジュールまたはモジュール部は、フェイルセーフ(FS)モジュールまたは非フェイルセーフの標準モジュール(ST)とすることができる。例として、このような実施形態に関して、特許文献3が参照され、それは、このようなモジュール式制御装置に関連する詳細に関して、本願明細書に参照されて組み込まれる。
図3を見て分かるように、いわゆるバックプレーンが、互いに隣接する第2のモジュール部(バスモジュール部)104によって形成されている。その場合、第1のモジュール部102は、自由に選択可能な方法で、このバックプレーンに配置することができる。該バックプレーンは、この場合、特に、実質的に平らな上面を形成している。該バックプレーン上での一列に互いに隣接する第1のモジュール部(電子モジュール部)102の連続的な構成は、必ずしも必要ではない。
図2を見て分かるように、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、特定の第2のモジュール部(バスモジュール部)104上に、または、第2のバスモジュール部(バスモジュール部)104の基本幅dの特定の部分に配置されることは、必ずしも必要なことではない。
再び、図2を参照して、少なくとも1つの第1のモジュール部102は、それぞれの第2のモジュール部104(バスモジュール部)に差し込むことができる。好ましくは、第1のモジュール部102は、例えば、図1に関連して説明されているように、1つ以上の処理ユニットを用いる、自動制御用の電気制御回路を備えている。第1のモジュール部102は、以下においては、電子モジュール部とも呼ばれている。
第1のモジュール部102(電子モジュール部)と第2のモジュール部104(バスモジュール部)は、図2に示すように、機械的および電気的に結合して第1の結合構成を形成することができる。制御装置1のこのモジュール式デザインにより、相当の複雑さを伴うことなく、変更および適応に対応することが可能である。
図2および図3に示す実施形態において、第2のモジュール部(バスモジュール部)104には、複数の異なる幅構造が設けられている。第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、長手方向Lに基本幅dを有している。第2のバスモジュール部104(バスモジュール部)のうちのいくつかは、それぞれ、長手方向Lに、基本幅dの整数倍(n倍)の幅、この場合、具体的には、(図2および図3において4dで示す)基本幅dの4倍の幅を有している。そのため、この場合、該整数倍は、偶数倍、すなわち、4である。該基本幅の4倍は、特に、比較的大きなバックプレーンの組立てに適していることが確認されている。しかし、他のいずれかの適当な整数倍を選択してもよい。
図2および図3の実施形態を見て分かるように、別の第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、基本幅dに一致する幅を有している。そのため、第2のモジュール部(バスモジュール部)には、異なる幅を有する2つの幅構造、すなわち、基本幅dを有する第1の幅構造と、基本幅dの4倍である幅4dを有する第2の幅構造とが設けられている。したがって、該バックプレーンは、第1および/または第2の幅構造の第2のモジュール部(バスモジュール部)を互いに隣接させて配置することにより、自由に選択可能な方法で結合することができる。基本幅dの整数倍の幅を第2のモジュール部(バスモジュール部)104に設けることにより、基本幅dを有する第2のモジュール部104のみを用いた場合と比較して、より少ない数の第2のモジュール部104を要することになる。
図2に示す実施形態においては、すべての第1のモジュール部(電子モジュール部)102が、長手方向Lに基本幅dを有している。しかし、長手方向Lに、基本幅dの整数倍(m倍)、具体的には、偶数倍(例えば、2倍)の幅を有する他の第1のモジュール部102を設けることも可能である。例えば、他の第1のモジュール部は、長手方向に、基本幅dの2倍の幅を有することができる。そのため、第1のモジュール部(電子モジュール部)には、異なる幅を有する2つの幅構造、すなわち、該基本幅dを有する第1の幅構造と、基本幅dの整数倍(m倍)の幅を有する第2の幅構造とが設けられている。その場合、第2の幅構造の第1のモジュール部は、互いに隣接する2つの第2のモジュール部(バスモジュール部)104間の断絶箇所を越えて配置することができる。
図4は、第1のモジュール部102と、第2のモジュール部104と、第3のモジュール部106とを備えているモジュール100の第1の実施形態の斜視図を示す。図4aは、図4に示すモジュール100の対応する断面図を示す。
第1または第2のモジュール部102,104は、この実施形態において、特に、図2および図3に関して説明したような第1または第2のモジュール部とすることができる。
第3のモジュール部106は、ハウジング107を備えている。第3のモジュール部106は、外部から信号または電圧を印加するための少なくとも1つの外部コネクタ129をさらに備えている。コネクタ129は、特に、図1に関して説明したコネクタ29とすることができ、または、該コネクタを備えることができる。
図4および図4aにおいては、第3のモジュール部のハウジング107上に互いに隣接して配列されている複数の外部コネクタ129が図示されている。そのため、第3のモジュール部106は、以下においては、接続モジュール部とも呼ばれている。図示されている実施形態において、第3のモジュール部106は、単列状に配列されている(16ポールおよび単列)16個の外部コネクタ129を備えている。しかし、他のあらゆる適当な数および構成の外部コネクタも設けることができることを理解すべきである。外部コネクタは、(例えば、アクチュエータへの)出力信号を送信するための出力部、または、(例えば、センサからの)入力信号を受取るための入力部であってもよい。
既に図2に関連して説明したように、第1のモジュール部102と第2のモジュール部104は、機械的および電気的に結合して第1の結合構成を形成することができる。第1のモジュール部102と第3のモジュール部106もまた、機械的および電気的に結合して第2の結合構成を形成することができる。図4および図4aは、第1および第2の結合構成における該モジュール部を示す。
次に、該モジュール部の機械的組立てについて、図4aを参照して以下詳細に説明する。図4aを見て分かるように、第3のモジュール部(接続モジュール部)106は、第1のモジュール部(電子モジュール部)104を着脱可能に保持することができる、または、該モジュール部が保持される旋回ホルダ要素112を有している。そのため、旋回ホルダ要素112は、旋回軸A’によって旋回点S’を画成している。このようにして、第1のモジュール部102と第3のモジュール部106は、画成された運動経路に沿った旋回運動により、第2の結合構成に機械的に結合することができる。
図4aを見て分かるように、第1のモジュール部(電子モジュール部)102もまた、第2のモジュール部104(バスモジュール部)を着脱可能に保持することができる、または、該モジュール部が保持される旋回ホルダ要素110を備えている。そのため、旋回ホルダ要素110は、旋回軸Aによって旋回点Sを画成している。このようにして、第1のモジュール部102と第2のモジュール部104は、画成された運動経路に沿った旋回運動により、第2の結合構成に結合される。
図4aに示す実施形態において、旋回ホルダ要素110,112は、いずれの場合でも、対応する他のモジュール部における切欠き部に係合する突出部(例えば、曲線状の突出部、フック等)を備えている。このようにして、旋回可能な接続部が設けられている。したがって、これらのモジュール部は、固定して画成された旋回点周りの単純な旋回運動によって、安全かつ確実に結合することができる。
図示されている実施形態において、第1のモジュール部102の旋回ホルダ要素110と、第3のモジュール部の旋回ホルダ要素112は、モジュール100の反対側に互いに配置されている。したがって、第3のモジュール部106は、第1の方向へ離れて(図4aの右に向かって)旋回することができ、また、第1のモジュール部102は、第1の方向とは逆の第2の方向へ離れて(図4aの左へ向かって)旋回することができる。
次に、該モジュール部の電気的組立てについて、図4aを参照してより詳細に説明する。第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、少なくとも1つの電気接点120を備え、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、第1の結合構成において、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と、第2のモジュール部(バスモジュール部)104との間の電気的接続のために第1の電気接点120とに接触する少なくとも1つの第1の電気的嵌合接点130を備えている。第1のモジュール部102の第1の電気接点120は、非導電性基板上の導体トラックであり、その結果、プリント回路基板121が形成される。第2のモジュール部104の第1の嵌合接点130は、雄または雌コネクタ131内に配列されている接触要素(ピン)である。プリント回路基板121は、雄または雌コネクタ131に挿入することができる。したがって、プラグタイプの接続部が形成される。具体的には、複数の電気接点120と、複数の対応する嵌合接点130とが設けられている。複数の接点120は、プリント回路基板121上に、互いに隣接して配列されている。複数の対応する嵌合接点130は、それに応じて、雄または雌コネクタ131内に互いに隣接して配列されている。
図4および図4aを見て分かるように、接点120と、対応する嵌合接点130は、それぞれ第1のグループを構成している。この実施形態において、第1のグループは、バスコネクタ117を用いて接続されている該通信バスの電圧または信号を、第2のモジュール部(バスモジュール部)104から第1のモジュール部(電子モジュール部)102へ送信するという目的を果たす。
さらに、接点120’から成る第2のグループが、既に接点120および嵌合接点130に関連して説明したように、対応するプリント回路基板121’上に設けられ、および対応する嵌合接点130’が、雄または雌コネクタ131’内に設けられている。この実施形態において、接点120’または嵌合接点130’の第2のグループは、バスコネクタ118を用いて接続されている供給電圧バスの電圧を、第2のモジュール部(バスモジュール部)104から第1のモジュール部(電子モジュール部)102へ送信するという目的を果たす。
図5は、第3のモジュール部(接続モジュール部)106が取り外されている状態の、図4に示すモジュール100の第1の実施形態の斜視図を示す。図5aは、図5に示すモジュール100の対応する断面図を示す。
図5および図5aを見て分かるように、第3のモジュール部(接続モジュール部)106もまた、少なくとも1つの電気接点132を備え、また、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、第2の結合構成において、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第3のモジュール部(接続モジュール部)106との間の電気的接続のために、第3のモジュール部(バスモジュール部)106の第1の接点132に接触する少なくとも1つの対応する第1の電気的嵌合接点122を備えている。
第1のモジュール部102の第1の電気的嵌合接点122は、非導電性基板上の導体トラックであり、その結果、プリント回路基板123が形成される。第3のモジュール部106の第1の電気接点132は、雄または雌コネクタ133内に配列されている接触要素(ピン)である。プリント回路基板123は、雄または雌コネクタ133に挿入することができる。このようにして、プラグタイプの接続部が形成される。具体的には、第3のモジュール部106の複数の第1の電気接点132と、第1のモジュール部102の複数の対応する第1の電気的嵌合接点122とが設けられている。第3のモジュール部106の複数の第1の電気接点132は、雄または雌コネクタ133内に互いに隣接して配列されている。それに応じて、第1のモジュール部102の複数の対応する第1の電気的嵌合接点122は、プリント回路基板123上に、互いに隣接して配列されている。
第1および第2のモジュール部102,104を、互いに接触させて第1の結合構成で固定するために、第1のモジュール部102(電子モジュール部)は、固定係合部114bを有する固定要素114を備えている。固定要素114または固定係合部114bは、第1および第2の位置に移動可能である。
図4および図4aに示すように、第1の位置において、固定係合部114bは、第1の結合構成で第2のモジュール部104(バスモジュール部)と固定係合しており、その結果、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、互いに接触して固定される。
図4aに示す固定係合部114bは、第1の位置において、第2のモジュール部104の切欠き部115bに固定係合する突出部またはバーである。この機械的な係合は、何らかの適当な方法で実現または説明できることを理解すべきである。例えば、第2のモジュール部104の突出部またはバーもまた、第1のモジュール部102の切欠き部または固定要素114に係合することができる。
固定要素114の第2の位置(図4および図5には図示せず)において、固定係合部114bは、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と、第2のモジュール部(バスモジュール部)104とが、互いに着脱可能であるように、第1の結合構成で配置されている。そのため、固定要素114の第2の位置において、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、互いに接触して固定されない。固定要素114は、固定作動部114aをさらに備え、それを用いて、固定要素114は、第1の結合構成において、固定作動部114aに力が及ぼされたときに、第1の位置と第2の位置との間で移動可能になっている。
図6は、第1の結合構成における第1のモジュール部102が取り外し可能になっている状態の、図4および図5に示すモジュール100の第1の実施形態の斜視図を示す。図6aは、図6に示すモジュール100の対応する断面図を示す。
図7は、第1のモジュール部102が取り外されている状態の、図4〜図6に示すモジュール100の第1の実施形態の斜視図を示す。図7aは、図7に示すモジュールの対応する断面図を示す。
図5および図5aは、第1の位置における固定要素114を示し、この場合、第1のモジュール部(電子モジュール)102と第2のモジュール(バスモジュール部)104は、互いに接触して固定されている。固定作動部114aは、この場合、第1の空間領域R1内の第1の位置に配置されている。
図6および図6aは、第2の位置における固定要素114を示し、この場合、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、互いに取り外し可能である。固定作動部114aは、この場合、第2の位置内の第2の空間領域R2に配置されている。
第3のモジュール部106は、阻止部113を有する。該阻止部は、第2の結合構成または状態(図4および図4a)において、第2の空間領域R2内に少なくとも部分的に配置されている。図示されている実施形態において、阻止部113は突出部であり、または、(第1の位置において)固定作動部114aに接触する突出部を備えている。そのため、固定要素114が、第1および第2の結合構成において、第2の位置へ移動するのが妨げられ、または阻止されるようにデザインされている阻止部113が用いられる。この場合、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、互いに取り外し可能になっているであろう。それにより、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、第3のモジュール部(接続モジュール部)106が取り外されるまで阻止される。そのため、第2のモジュール部(バスモジュール部)104からの第1のモジュール部(電子モジュール部)102の除去または取外しは、第3のモジュール部(接続モジュール部)106が取り外されたときにのみ可能である。
したがって、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、該モジュールがまだ使用中である場合、例えば、接続モジュール部106の外部コネクタ129に電圧または信号が存在している場合、第2のモジュール部(バスモジュール部)104から引き抜くことができない。そのため、該バスおよび/または接続されている周辺装置(例えば、アクチュエータ)で障害が起きない。さらに、ユーザが、高電圧で負傷することもない。図示されている実施形態において、阻止部113は、旋回保持要素112の一部であり、または、該要素と同一の空間を占めている。
図4〜図7に示す実施形態において、固定要素114は、決められた不動点Fを有するレバーである。該レバーは、この場合、不動点Fに対する第1のレバー部および第2のレバー部を有する両側レバーである。固定作動部114は、第1のレバー部上に設けられ、また、固定係合部114bは、第2のレバー部上に設けられている。該レバーの固定作動部114に力を及ぼすことにより、固定要素114または該レバーは、第1の位置(図4および図4a,図5および図5a)と、第2の位置(図6および図6a)との間で移動可能である。固定要素114は、第1のモジュール部102のハウジング103上に固定され、および該ハウジングに一体形成されている。固定要素114(または、該レバー)をハウジング103上に固定することにより、不動点Fが決まる。
該レバーの不動点Fによって決まる不動点軸FAに垂直に配置されている平面EFが画成されている。図4〜図6において、不動点軸FAは、図の平面に垂直に伸びており、平面EFは、図の平面内にあるか、または、図の平面に垂直になっている。該レバーの固定作動部114aは、平面EF内で、一方向に移動可能である。換言すれば、該レバーの固定作動部114aは、図の平面の方向に、および図の平面の方向から動くことができる。第1の位置において(図4および図4a、図5および図5a)、固定作動部114aは、平面EF内の第1の角度位置に配置されている。その場合、固定作動部114aは、第1の空間領域R1内に配置される。第2の位置(図6および図6a)においては、該レバーの固定作動部114aは、平面EF内の別の第2の角度位置に配置されている。その場合、固定作動部114aは、第2の空間領域R2内に配置される。図4aを見て分かるように、第2の結合構成または状態における阻止部113は、第1の角度位置と第2の角度位置との間の領域に少なくとも部分的に配置されている。該突出部または阻止部113は、この場合、第1の角度位置と第2の角度位置との間の該領域内まで伸びている。
図8は、第1および第2の結合構成で、第1のモジュール部102と、第2のモジュール部104と、第3のモジュール部106とを備えているモジュール100の第2の実施形態の斜視図を示す。
図8aは、図8に示すモジュール100の対応する断面図を示す。第1の実施形態に関連する記述については、図4〜図7を参照して実質的に説明されている。しかし、図8および図8aに図示されている第2の実施形態と、図4〜図7に示す第1の実施形態との違いは、この場合、固定要素114が片側レバーであるということにある。図8bは、図8aの断面図の拡大領域Xを示す。固定要素114は、片側レバーの形態であり、ここでは、拡大した形で図示されている。固定作動部114aと固定係合部114bはともに、該片側レバー上に設けられている。固定係合部114bは、(図8、図8aおよび図8bに示すような)第1の位置において、第2のモジュール部104の切欠き部115bに固定係合する突出部またはバーである。第2のモジュール部104の切欠き部115bは、第2のモジュール部104のハウジング105の(その境界またはバックプレーンに関連する)突出部138に配置される。
図4、図4a、図5および図5aを見て分かるように、第3のモジュール部106(接続モジュール部)もまた、第2の結合構成において、第1および第3のモジュール部102,106を互いに隣接させて固定するために、固定係合部116bを有する固定要素116を備えている。固定要素116または固定係合部116bは、第1および第2の位置に移動可能である。第1の位置においては、図4aに示すように、固定係合部116bは、第2の結合構成において、第1のモジュール部102(電子モジュール部)に固定係合し、その結果、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と、第3のモジュール部(接続モジュール部)106は、互いに接触して固定される。図4aに示す固定係合部116bは、第1の位置において、第1のモジュール部102の切欠き部に固定係合する突出部またはバーである。この機械的な係合は、何らかの適当な方法で実現または説明できることを理解すべきである。例えば、第1のモジュール部102の突出部またはバーは、第3のモジュール部の切欠き部または固定要素116にも係合することができる。
固定要素116の第2の位置(図4および図5には図示せず)において、固定係合部116bは、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第3のモジュール部(接続モジュール部)106が互いに取り外し可能であるように、第2の結合構成で配置されている。そのため、固定要素116の第2の位置において、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第3のモジュール部(接続モジュール部)106は、互いに接触して固定されない。固定要素116は、固定作動部116aをさらに備え、第2の結合構成における固定要素116は、固定作動部116aに力が及ぼされた場合、該固定作動部によって、第1の位置と第2の位置との間で移動可能である。図示されている実施形態において、固定要素116は、決まった不動点F’を有する(片側)レバーである。固定要素116は、第3のモジュール部106のハウジング107上に固定され、および該ハウジングに一体形成されている。固定要素116(または、該レバー)がハウジング107上に固定されていることにより、不動点F’が決まる。
さらに、第3のモジュール部106は、固定要素116を過伸展(または、第3のモジュール部106の取外れ)から守るための過伸展防止要素(または、取外れ防止要素)166を備えている。したがって、固定要素116(または、レバー)は、輸送中および設置中(該モジュールの組立)の過伸展または取外れから守られている。図4、図4a、図5および図5aを見て分かるように、この実施形態における過伸展防止要素(または、取外れ防止要素)166は、第3のモジュール部106の固定要素116の前方に設けられているバーである。バー166によって、その中に固定作動部116bが配置される切欠き部が形成されている。該切欠き部は、第1の位置と第2の位置との間で固定作動部116bを動かすのに十分な大きさである。
以下、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第2のモジュール部(バスモジュール部)104との機械的組立てまたは取外しについて、より詳細に説明する。
第1のモジュール部(電子モジュール部)102のハウジング103は、この場合、境界面103aを備え、また、第2のモジュール部(バスモジュール部)104のハウジング105は、境界面Gが画成されるように、(例えば、図4〜図6を見て分かるように)第1の結合構成または状態で互いに対向する(図7および図7aに示す)境界面105aを備えている。図4a,図5a,図6a,および図7aにおいて、境界面Gは、図の平面に水平に広がっている。第2のモジュール部(バスモジュール部)104の境界面105aは、該バックプレーンを形成している。第1のモジュール部102のプリント回路基板121,121’は、第2のモジュール部の境界面105aを通って、ハウジング105内の(嵌合接点130,130’、または、雄または雌コネクタ131,131’を有する)対応する切欠き部に挿入することができる。そのため、第1のモジュール部(電子モジュール)102と、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、第1の結合構成または状態において、境界面G内で平面的に重なって位置している。
図7および図7aにおいて、第1のモジュール部(電子モジュール部)102と第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、旋回点Sまわりの決まった運動経路に沿った旋回運動により、互いに取り外される。旋回軸Aによって旋回点Sを画成する旋回ホルダ要素110は、該モジュール部の機械的組立に関連して既に説明されている。
図7を見て分かるように、第2のモジュール部(バスモジュール部)104のハウジング105は、旋回点Sから斜めに伸びている傾斜縁部136を備えている。いずれの場合にも、1つの傾斜縁部136が、ハウジング105の両側に設けられている。2つの傾斜縁部136の間の領域にはガイドポケットが形成され、旋回中、ガイドポケット内に、第1のモジュール部(電子モジュール部)102を案内することができる。したがって、旋回中の自由度が最小限になり、または、該旋回点における遊びが最小限になる。そのため、それらのモジュール部を安全かつ確実に結合することができる。したがって、具体的には、第1のモジュール部(電子モジュール部)102のプリント回路基板120,120’を、第2のモジュール部(バスモジュール部)104の対応する雄型または雌型のコネクタ130,130’に正確かつ手際よく案内することができる。
図9〜図11はそれぞれ、第1のモジュール部102および第2のモジュール部104に関するモジュール100のさらなる実施形態を示す。第1および第2の実施形態に関連する記述は、図4〜図8を参照して実質的に説明されている。しかし、図9に図示されている実施形態と、図4〜図7に示す第1の実施形態の違いは、旋回ホルダ要素110がその中に案内される該ガイドポケットが、2つの直線状の縁部137間に形成されていることに関連している。該直線状の縁部は、境界面G内に、または、境界面105a内に位置している。第1のモジュール部102の該旋回ホルダ要素は、この場合、境界面G、または、突出部またはバーの形態の第1のモジュール部103aの境界面103aを越えて伸びている。図9に示す実施形態を識別するさらなる違いは、平面によって形成されている固定要素114に関連している。
図10に示す実施形態は、図8に示す実施形態に実質的に一致している。図10に示す実施形態と、図4〜図7に示す第1の実施形態の違いは、突出部の形態の旋回ホルダ要素110がガイドポケット内に案内されないということに関連している。それにもかかわらず、この場合は、巧みな旋回運動を確実にするために、ハウジング105の(境界面Gまたはバックプレーンに関連する)突出部138の両側にガイド139が設けられている。
図11に示す実施形態と、図4〜図7に示す第1の実施形態の違いは、第1のモジュール部(電子モジュール部)102の旋回ホルダ要素110は、第2のモジュール部のハウジング103によって形成された切欠き部に配置されているバーを備えているということに関連している。より正確には、この切欠き部は、境界面105aに配置された湾曲突出部140によって形成されている。旋回ホルダ要素110は、この場合、図4〜図7に関連する第1の実施形態と同様に、図11に示す実施形態における突き出ている突出部によって形成されていないが、切欠き部に形成されたバーによって形成されている。それに応じて、図11においては、バー110がその中に係合する第2のモジュール部(バスモジュール部)104の該切欠き部が、湾曲突出部140によって形成されている。
図12は、第2のモジュール部104、具体的には、図2および図3における第2のモジュール部(バスモジュール部)104の実施形態の斜視図を示す。図13は、図12の第2のモジュール部104の上から見た平面図を示す。図14は、図12および図13における第2のモジュール部104の内部斜視図を示す。図14aは、図14に示す斜視図の拡大領域Xを示す。
第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、第1の位置および第2の位置へ移動可能な少なくとも1つの可動部150を備えている。第1の位置において、可動部150は、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間の電気的接続をもたらしている。第2の位置においては、可動部150は、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間の絶縁点152をもたらしている。先行する図を参照して既に説明されているように、第1および第2のバスコネクタ117,117’は、この場合、いずれの場合でも、供給電圧に接続する供給電圧バスのバスコネクタである。
図12〜図14に示す実施形態において、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、整数nに一致する複数の可動部150,150a〜150cを備えている。この実施形態における第2のモジュール部(バスモジュール部)104の幅は、図2および図3を参照して既に説明されているように、基本幅dの4倍であるため、第2のモジュール部104は、4つの可動部150,150a〜150cを備えている。可動部150,150a〜150cは、それぞれ、第1の位置および第2の位置へ移動可能である。しかし、第2のモジュール部104は、どのような所望数の可動部150も備えることができることを理解すべきである。具体的には、第2のモジュール部104は、例えば、図2および図3に示すように可動部150を1つだけ備えることが可能である。次に、可動部の機能について詳細に説明する。
図示されている第2のモジュール部(バスモジュール部)104の実施形態において、第1の可動部150、第2の可動部150aおよび第4の可動部150cは(一方向の右から左に見た場合)第1の位置にある。この場合、第3のモジュール部150bのみは、第2の位置にある。図13を見て分かるように、第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、第1のバスコネクタ117’に電気的に接続されている第1の接点156と、第2のバスコネクタ117’に電気的に接続されている第2の接点158とを有している。絶縁点152は、可動部150が第2の位置にある場合(図13の可動部150b)、第1の接点156と第2の接点158との間に位置している。この場合、絶縁点152は、空気で満たされた領域である。
可動部150,150a〜150cは、いずれの場合でも、可動部150が第1の位置にある場合(図13の可動部150,150a,150c)、第1の接点156と第2の接点158との間の電気的接続、または、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間の電気的接続が電気的ライン154によって形成されるように配置されている電気的ライン154を備えている。この場合、可動部150,150a〜150cの各々は、可動部150,150a〜150cの各々が第1の位置にある場合に、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間の電気的接続が電気的ライン154によって形成されるように配置されている電気的ラインを備えている。これは、可動部150bが第2の位置にあるため、すなわち、全ての可動部が第1の位置にあるわけではないため、図13に示す状態のケースではない。そのため、可動部150,150a〜150cの各々は、その第2の位置において、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間に絶縁点152を形成することができる。図13に示す状態においては、これは、可動部150bのみである。該供給電圧バスは、この絶縁点152によって遮断される。
図14aを見て分かるように、可動部150,150a〜150cは、ガイド164上に案内されるスライド要素であり、そのスライド要素は、第1の位置と第2の位置との間でシフトすることができる。該スライド要素は、該電気的接続部がその上に配置される(境界面105aまたはバックプレーンに関連する)下方領域と、手動操作のためにデザインされている(境界面105aまたはバックプレーンに関連する)上方領域とを備えている。図12を見て分かるように、該可動部またはスライド要素は、該上方領域が、境界面G、または、第2のモジュール部105の境界面105aの上にあるか、または、これらの境界面を覆っている状態で配置され、その結果、外部から容易にアクセス可能になっている。
図14aを見て分かるように、この実施形態における該スライド要素は、境界面105aまたはバックプレーンに平行に(またはこれらの中で)、第1の位置と第2の位置との間で直線状にシフトすることが可能である。該可動部または該スライド要素は、他の適当などのような方法でも、第1の位置と第2の位置との間で移動可能にすることができることを理解すべきである。例えば、決められた回転の中心周りで、第1の位置と第2の位置との間で、角度的な方法でシフトするか、または回転させることを可能にすることができる。別の実施例において、該可動部は、第1の位置において、該絶縁点に挿入できるか、または、該絶縁点に挿入され、および第2の位置において、該制御装置から取り外すことができるか、または、該制御装置から取り外されるジャンパーとするとすることができる。この場合、ジャンパーは、電気的ラインを有する独立した、完全に取外し可能なコンポーネントを意味することが理解される。
第1のモジュール部(電子モジュール部)102には、例えば、先行する図を参照して説明したように、この場合、特に第1のデザインおよび第2のデザインが設けられている。第1のモジュール部(電子モジュール部)102の第1のデザインは、この場合、(例えば、フェイルセーフ(FS)または標準的な(ST)用途のための)入力/出力モジュール部とすることができる。第2のデザインにおいて、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、モジュール供給、すなわち、内部供給電圧を給電するための、または、新たな電圧群を構成するための、周辺装置供給、すなわち、外部電圧源を給電するための電圧源モジュール部(または、給電モジュール部)とすることができる。
第2のデザイン(電圧源モジュール部)においては、少なくとも1つの第1の接点120’(具体的には、前述したように、第2のグループの接点120’)または第1のモジュール部102のプリント回路基板121’が、それを絶縁点152に挿入できるように配置されている。接点156,158の一方は、第2のモジュール部(バスモジュール部)104の電気的嵌合接点130である。したがって、第1の結合構成において、第1のモジュール部(電子モジュール部または電圧源モジュール部)の第1の電気接点120’は、可動部150が第2の位置にある場合に、第1のモジュール部102と第2のモジュール部104との間の電気的接続のために、第2のモジュール部(バスモジュール部)の一方の接点156,158に接触する。このようにして、給電接続部160が形成される。給電接続部160は、第1のモジュール部(電圧源モジュール部または給電モジュール部)102への接続のために用いられる。そのため、第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、その第2のデザイン(電圧源モジュール部)において、第1の電気接点120が給電接続部160とともに、第1の結合構成において、第1のモジュール部102と第2のモジュール部104との間に電気的接続部を形成するように配置されたその第1の電気接点120’を有している。このようにして、電圧が第1のモジュール部(電子モジュール部または電圧源モジュール部)102から第2のモジュール部(バスモジュール部)へ供給される。
第2のモジュール部(バスモジュール部)104は、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間の電気的接続部に接続されている追加的な接続部170をさらに備えている。第1のモジュール部(電子モジュール部)102は、その第1のデザイン(入力/出力モジュール部)において、第1の電気接点120’が追加的な接続部170とともに、第1の結合構成において、第1のモジュール部(電子モジュール部または入力/出力モジュール部)と第2のモジュール部(バスモジュール部)104との間に電気的接続部を形成するように配置されたその第1の電気接点120’またはプリント回路基板121’を有している。
図13に矢印で示すように、この実施形態において、該供給電圧バス上の供給電圧は、第1のバスコネクタ117により、第2のバスコネクタ117’の方向に、すなわち、この場合、長手方向Lの左から右に接続されている。そのため、上述した接点は、この場合、右側の接点158である。その結果、接点は、第1のモジュール部102の第1の電気接点120’によって、接点158に対して形成される。第1のモジュール部102の第1の電気接点120’は、第2のモジュール部104の他方の接点156と絶縁されている。このようにして、新たな電圧を右側に供給することができる。
上述した実施形態により、可動部150,150a〜150cが第1の位置にある場合、バスコネクタ117の一方に存在する電圧は、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間に接続され、および可動部150,150a〜150cが第2の位置にある場合は、第1のバスコネクタ117と第2のバスコネクタ117’との間に直流電気的遮断がもたらされる。
そのため、この場合、第2のモジュール部(バスモジュール部)104の2つの異なるデザイン(1つは、接続されたバスを有するデザインで、1つは、遮断されたバスを有するデザイン)の代わりに、第2のモジュール部(バスモジュール部)104の単一のデザインのみが必要となる。その結果、第2のモジュール部(バスモジュール部)104の単一のデザインのみの製造のため、その製造コストは低くなる。加えて、第1のモジュール部(電子モジュール部)102のどのようなデザインも第2のモジュール部(バスモジュール部)104上に配置することができるため、使い勝手が向上する。

Claims (15)

  1. 工業設備(10)を制御するための制御装置(1)であって、
    少なくとも第1のモジュール部(102)と、第2のモジュール部(104)と、第3のモジュール部(106)とを有する少なくとも1つのモジュール(100)を備え、
    前記第1のモジュール部(102)と前記第2のモジュール部(104)は、機械的および電気的に結合して第1の結合構成を形成することができ、前記第1のモジュール部(102)と前記第3のモジュール部(106)は、機械的および電気的に結合して第2の結合構成を形成することができ、
    前記第1のモジュール部(102)は、第1の位置および第2の位置に移動可能な固定係合部(114b)を有する固定要素(114)を備え、
    前記固定係合部(114b)は、前記第1の結合構成において、前記第1の位置で前記第2のモジュール部(104)に固定係合し、その結果、前記第1のモジュール部(102)と第2のモジュール部(104)は、互いに接触して固定され、前記固定係合部(114b)は、前記第1の結合構成において、前記第1のモジュール部(102)と第2のモジュール部(104)が互いに取り外し可能であるように前記第2の位置に配置され、
    前記固定要素(114)は、前記第1の結合構成において、固定作動部(114a)に力が及ぼされた場合に、それを用いて前記固定係合部(114b)が、前記第1の位置と第2の位置との間で移動可能である前記固定作動部(114a)を備え、
    前記固定作動部(114a)は、前記第1の位置において、第1の空間領域(R1)内に配置され、前記第2の位置においては、第2の空間領域(R2)内に配置され、
    前記第3のモジュール部(106)は、前記第2の結合構成において、前記固定作動部(114a)に接触して、前記固定作動部(114a)を前記第1の空間領域(R1)内に配置するための阻止部(113)を有し、
    前記第3のモジュール部(106)は、前記第1のモジュール部(102)に対して取り外し可能に保持される第1の旋回ホルダ要素(112)を有し、前記第1の旋回ホルダ要素(112)は、第1の旋回軸(A’)によって第1の旋回点(S’)を画成し、その結果、決められた運動経路に沿った旋回運動により、前記第1のモジュール部(102)と前記第3のモジュール部(106)を結合して前記第2の結合構成を形成することができ、
    前記第1のモジュール部(102)は、前記第2のモジュール部(104)に対して取り外し可能に保持される第2の旋回ホルダ要素(110)を有し、前記第2の旋回ホルダ要素(110)は、前記第1の旋回軸(A’)と異なる第2の旋回軸(A)によって第2の旋回点(S)を画成し、その結果、決められた運動経路に沿った旋回運動により、前記第1のモジュール部(102)と前記第2のモジュール部(104)を結合して前記第1の結合構成を形成することができる、制御装置。
  2. 前記第1の旋回ホルダ要素(110)と前記第2の旋回ホルダ要素(112)とは、前記第1のモジュール部(102)に関して、互いに反対側に位置する、請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記阻止部(113)は、前記固定作動部(114a)に接触する突出部を備える、請求項1または請求項2に記載の制御装置。
  4. 前記阻止部(113)は、前記第1の旋回ホルダ要素(112)の少なくとも一部である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の制御装置。
  5. 工業設備(10)を制御するための制御装置(1)であって、
    少なくとも第1のモジュール部(102)と、第2のモジュール部(104)と、第3のモジュール部(106)とを有する少なくとも1つのモジュール(100)を備え、
    前記第1のモジュール部(102)と前記第2のモジュール部(104)は、機械的および電気的に結合して第1の結合構成を形成することができ、前記第1のモジュール部(102)と前記第3のモジュール部(106)は、機械的および電気的に結合して第2の結合構成を形成することができ、
    前記第1のモジュール部(102)は、第1の位置および第2の位置に移動可能な固定係合部(114b)を有する固定要素(114)を備え、
    前記固定係合部(114b)は、前記第1の結合構成において、前記第1の位置で前記第2のモジュール部(104)に固定係合し、その結果、前記第1のモジュール部(102)と第2のモジュール部(104)は、互いに接触して固定され、前記固定係合部(114b)は、前記第1の結合構成において、前記第1のモジュール部(102)と第2のモジュール部(104)が互いに取り外し可能であるように前記第2の位置に配置され、
    前記固定要素(114)は、前記第1の結合構成において、固定作動部(114a)に力が及ぼされた場合に、それを用いて前記固定係合部(114b)が、前記第1の位置と第2の位置との間で移動可能である前記固定作動部(114a)を備え、
    前記固定作動部(114a)は、前記第1の位置において、第1の空間領域(R1)内に配置され、前記第2の位置においては、第2の空間領域(R2)内に配置され、
    前記第3のモジュール部(106)は、前記第2の結合構成において、前記固定作動部(114a)に接触して、前記固定作動部(114a)を前記第1の空間領域(R1)内に配置するための阻止部(113)を有し、
    前記第3のモジュール部(106)は、前記第1のモジュール部(102)に対して取り外し可能に保持される第1の旋回ホルダ要素(112)を有し、前記第1の旋回ホルダ要素(112)は、第1の旋回軸(A’)によって第1の旋回点(S’)を画成し、その結果、決められた運動経路に沿った旋回運動により、前記第1のモジュール部(102)と前記第3のモジュール部(106)を結合して前記第2の結合構成を形成することができ、
    前記阻止部(113)は、前記第1の旋回ホルダ要素(112)の少なくとも一部である、制御装置。
  6. 前記固定係合部(114b)は、前記第1の位置において、前記第2のモジュール部(104)の切欠き部(115b)に固定係合される突出部またはバーである、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の制御装置。
  7. 前記固定要素(114)は、決められた不動点(F)を有するレバーである、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の制御装置。
  8. 前記レバーは、前記不動点(F)に対して第1のレバー部および第2のレバー部を有する両側レバーであり、および前記固定作動部(114a)は、前記第1のレバー部上に配置され、および前記固定係合部(114b)は、前記第2のレバー部上に配置される、請求項7に記載の制御装置。
  9. 前記レバーは片側レバーである、請求項7に記載の制御装置。
  10. 前記レバーの固定作動部(114a)は、前記不動点(F)によって決まる不動点軸(FA)に垂直な平面(EF)内である方向に移動可能であり、前記固定作動部(114a)は、前記第1の位置において、前記平面(EF)内で、第1の角度位置に配置され、および前記固定作動部(114a)は、前記第2の位置において、前記平面(EF)内で、別の第2の角度位置に配置される、請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の制御装置。
  11. 前記阻止部(113)は、前記第2の結合構成において、前記第1の角度位置と第2の角度位置との間の領域に少なくとも部分的に配置される、請求項10に記載の制御装置。
  12. 前記第1のモジュール部(102)はハウジング(103)を備え、および前記固定要素(114)は、前記ハウジング(103)上に固定される、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の制御装置。
  13. 前記第1のモジュール部(102)は、少なくとも1つの第1の電気接点(120)を備え、および前記第2のモジュール部(104)は、前記第1の結合構成において、前記第1および第2のモジュール部(102,104)間の電気的接続のために、第1のモジュール部(102)の第1の電気接点(120)に接触する少なくとも1つの第1の電気的嵌合接点(130)を備え、および/または
    前記第3のモジュール部(106)は、少なくとも1つの第1の電気接点(132)を備え、および前記第1のモジュール部(102)は、前記第2の結合構成において、前記第1および第3のモジュール部(102,106)間の電気的接続のために、前記第3のモジュール部(106)の第1の電気接点(132)に接触する少なくとも1つの第1の電気的嵌合接点(122)を備える、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の制御装置。
  14. 前記第1のモジュール部(102)は、信号処理ユニットを備え、および/または前記第2のモジュール部(104)は、通信バスまたは供給電圧バスのための少なくとも1つのバスコネクタ(117,118)を備え、および/または前記第3のモジュール部(106)は、信号または電圧を供給するための少なくとも1つの外部コネクタ(129)を備える、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の制御装置。
  15. 請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の制御装置を含むモジュール
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