JP6829270B2 - 電気的に制御される設備用の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載されるような、技術的設備用の制御システムに関する。

技術的設備というのは、機械、機械コンポーネント、工業ロボット、ハンドリングアグリゲート又はマニピュレータ、製造システム、組立て設備及び、自動化された運動機能又はプロセス機能を有するその他の設備である。

産業の実施において、変位可能又は走行可能な機械コンポーネントを有する技術的設備又は機械を、可搬型の手持ち型操作端末を用いて操作することは、一般的である。この種のモバイルの手持ち型操作端末の本質的な利点は、それぞれのオペレータのための立ち場所又は位置を替えることができることである。たとえばオペレータは、それぞれ好ましい観察位置を問題なくとることができ、それが多くの場合において、固定場所に取り付けられた入力器具によって可能となるよりも、機械のより効率的な操作又はコントロールを可能とする。特にモバイルの手持ち型操作端末は、指令入力への反応を直接観察することを許容する。

手持ち型操作端末においてそれぞれオペレータによって実施される指令入力は、しかるべく変換するために大体において機械用の制御へ伝達され、その制御がその後機械においてそれに応じた機能を作動させる。それぞれ形態に応じてこの種の手持ち型操作端末は、様々な種類の操作機能のための入力可能性を有している。しばしば少なくとも１つの手動操作可能な安全スイッチ要素も存在しており、それを用いて、操作した場合に機械又は機械コンポーネントを即座に安全な状態へ移行させることを作動させ、又は命令することができる。この種の安全スイッチ要素の通常かつ広く知られた例が、通常の赤と黄色の彩色で特徴づけられた、非常用停止スイッチ又は非常用オフスイッチであり、あるいは技術的に比較可能に作用するが、規範的理由から視覚的に異なるように設けられた機械ストップスイッチである。

産業の実施において、機械の駆動はもっとも多くの時間、１つ又は複数のプログラミングされた制御によって自動的に実施又は制御される。

人間であるオペレータは、特殊な場合又は例外的場合においてのみ必要とされる。これは例えば、機械の１つ（複数）の制御が人の指示なしでは実施することができない、例外的な機械操作を実施しなければならない場合である。その例は、駆動障害を除去する場合の取り扱い操作、保守作業をおこなうこと、工具交換後に調整する場合、あるいはロボットを教育し、あるいは新しい製造プロセスを構築する場合である。

したがって、しばしば多数の同種の機械が操作され、かつ通常は全自動で駆動される、工業的な駆動環境において、コストの理由からは、比較的少ない操作器具、たとえばサービス技術者あたり１つの手持ち型操作端末のみを交互に、かつそれぞれの必要な場合において機械の１つ又は複数の制御装置と結合して使用できる場合が好ましく、又は望ましい。

そのためにそれぞれの技術的設備又は機械のための制御システムは、操作器具をそれぞれの機械の少なくとも１つの制御装置又は評価装置と時に応じて接続するための通信インターフェイスを持たなければならない。機械の手動操作又はデータ技術的観察が必要とされない場合には、手持ち型操作端末は、再び機械の通信インターフェイスから外すことができ、そしてたとえば他の機械の手動操作又は観察のために使用することができる。手持ち型操作端末を結合し、あるいは結合を外すことによって、技術的設備又は機械の連続する駆動が許されないほど妨げられないようにし、かつ手持ち型操作端末の結合又は離脱プロセスの経過において時間をかけて機械を停止させて、再び立ち上げることを回避できるようにするために、制御システムと手持ち型操作端末はいつでも結合又は離脱のために協働し、かつ技術的にそのように設けられなければならない。手持ち型操作端末又は上位に配置された制御システムのホットプラグ能力も話題となる。

手持ち型操作端末に設けられた、非常用オフスイッチの形式の安全スイッチ要素に関連して、一連の特別な要請が生じる。この種の非常用オフスイッチは、通常２つの冗長的に設けられ、強制開放する接点を有しており、それらは場合によっては機械の安全監視装置によって監視される、同様に二重に冗長的に設けられた電流回路、特にいわゆる安全スイッチ回路内へ組み込まれている。したがって通常この種の安全スイッチ回路は２つの監視される電流回路を有しており、その中へそれぞれ非常用オフスイッチの常時閉接点が組み込まれている。非常用オフスイッチのこの常時閉接点に対して直列に、たとえば閉鎖された保護ドアなどを監視するための終端位置スイッチのような、他の安全スイッチ要素のこの種の常時閉接点を配置することができる。電流回路の１つが開放又は中断されるとすぐに、したがってたとえば非常用オフスイッチの１つが操作された場合に、これは、機械の、場合によっては実装されている安全監視装置によって記録され、それに続いてその安全監視装置が遅延なしに機械をより安全な状態へ移行させ、したがって通常は即座に停止させる。特殊な、典型的なやり方でプログラミング可能な安全監視装置を実装する代わりに、比較的単純な技術的設備のためには、少なくとも１つの安全スイッチ回路が開放され、又は中断された場合に駆動ユニットへのエネルギー供給を中断することも考えられ、それは、たとえば少なくとも１つのパワースイッチ又はいわゆるコンタクタによって行うことができる。

機械又は技術的設備のこの種の停止は、真に危険な場合において、人の生命と健康についての危険をかわすために必要である。しかし、この突然の、あるいはまた管理された停止も、時として駆動シーケンスを著しく損なうことになる。というのは、それによって、すべての駆動パラメータが再びその最適な値に達するまでに、しばしば機械の再始動プロセスに時間がかかり、そして多くの場合において連続的安定性又は製造品質における問題がもたらされることがあるからである。

非常用オフスイッチが手持ち型操作端末における安全スイッチ回路内へ組み込まれた後に、又は手持ち型操作端末と固定の制御装置との間の接続ケーブルを介して安全スイッチ回路内へ直列に組み込まれた後に、手持ち型操作端末が技術的設備又は機械から分離され、それに伴って安全スイッチ回路又はその典型的に冗長に設けられる電流回路が、固定の制御装置とハンド操作装置との間のコネクタインターフェイス又は通信インターフェイスにおいて中断された場合に、安全スイッチ回路はその後に意図的に分離される通信インターフェイスに関して即座に代替的にブリッジ接続されなければならず、又は安全監視装置はそれぞれ分離された、又は切り離された非常用オフスイッチに関して、技術的設備又は機械の望ましくない停止を回避するために、非作動にされなければならない。

特許文献１は、技術設備のため、特にロボットのための、種概念に基づく制御システムを記述している。その場合に固定の制御装置と携帯式の手持ち型操作端末が、関連する差し込みカップリングを有するケーブル接続を介して制御技術的に互いに接続可能であり、あるいは制御技術的に互いに分離可能である。携帯式の手持ち型操作端末は、ロボットのための駆動電流を中断し、あるいはロボットを安全な状態へ移行させるための非常停止ボタンを有している。固定の制御装置は、結合／分離スイッチを有しており、それは、携帯式の手持ち型操作端末が固定の制御装置に結合され、あるいはそれから分離される場合に、手動で操作される。それによって、操作者の安全性を保証することができ、かつ、ロボットの不必要な非常停止が回避されることにより、駆動コストを削減することができる、ロボット制御を達成しようとしている。
特許文献２には、接続状態監視ユニットを有する制御システムが開示されており、その接続状態監視ユニットが手持ち型操作端末と接続装置との間の電気的接続又は信号技術的な接続状態を監視して、手持ち型操作端末が切り離された場合に、切り離された非常用オフスイッチを信号技術的に等価に、接続箇所内の回路によって模擬して機械の安全回路内へ結合する。しかし、接続状態監視によるだけでは、オペレータが意図する、設けられている連結箇所における手持ち型操作端末の分離と、障害の場合の結果として場合によっては生じる分断との間を区別することはできない。したがって手持ち型操作端末を意図的に外す場合には、意図された接続破断の蓋然化を可能にし、かつ１つ又は複数の安全スイッチ回路の作動を回避するために、オペレータが付加的な措置をとらなければならず、かつ／又は手持ち型操作端末を外した後のこの種の蓋然化のために、その箇所にプラグ形状のブリッジ部材が挿入されなければならず、かつ同時に半分だけ差し込まれた状態の永続的な存在が排除されなければならない。

従来技術に基づく他の解決において、結合の解除又は形成を信号技術的に検出して、分離された状態において非常用オフスイッチの作用を無効化することを可能にするために、差し込み接続のケーブル側の部分内に１つ又は複数のスイッチ接点が設けられる。特許文献３は、電気的に先行して分離するスイッチ接点によるこの種の解決を示している。この種の解決は、蓋然化する付加的な取り扱い操作が行われないことによって、手持ち型操作端末を分離及び結合する際の操作を簡単にはするが、もちろんここで問題が残り、差し込み接続は半分差し込まれた、定められない状態、すなわちプラグ装置は機械的に対応する収容部内に保持されるが、少なくともすべての接点がきちんと接触してはいない状態、においても存在することができる。このような場合においてオペレータは、目で見て機械への、又は機械の制御装置への手持ち型操作端末の結合が存在することに基づいて、非常用オフスイッチの機能も多分与えられていると、みなしてしまうことがある。不意に発生した非常状況において、この種の非常用オフスイッチが無駄に操作されてしまう。人が機械の領域内に固定的に組み込まれた他の非常用オフスイッチを探して、それを操作することは効果のないことであり、それによって貴重な時間が失われてしまうことになる。

独国特許出願公開第１０２０１５００９５２４（Ａ１）号明細書 独国特許出願公開第１０２０１４００２９８２（Ａ１）号明細書 特開平７−６５９０８（Ａ）号明細書

本発明の課題は、従来技術のこれらの欠点を克服して、技術的設備を確実に制御又は操作するための改良された制御システムを提供することである。

この課題は、特許請求の範囲に記載された制御システムによって解決される。

提案される制御システムは、技術的設備又は機械をより確実に制御するために用いられ、かつ、制御すべき技術的設備に対する導線接続を構築するための入力及び出力インターフェイスを備えた少なくとも１つの固定の制御装置を有している。

さらに、オペレータが持ち運べる少なくとも１つの電子的な手持ち型操作端末が、制御システム又はそれに接続されている技術的設備の制御技術的シーケンスと状態を調節及び観察するために設けられている。この種の手持ち型操作端末は、ワイヤレスの制御技術的通信インターフェイスと、接続ケーブルを介して構築可能な制御技術的通信インターフェイスとを有しており、それらの通信インターフェイスによって、それぞれ手持ち型操作端末を制御システム内へデータ技術的に結合することが可能である。

さらに、オペレータによって操作可能な少なくとも１つの安全スイッチ要素、たとえば、いわゆる非常用オフスイッチ及び／又は３段階のイネーブルスイッチが、手持ち型操作端末に設けられており、その安全スイッチ要素は潜在的に安全を脅かす制御コマンド又は運動シーケンスを実施及び／又は終了させるために設けられている。

制御システムは、さらに、通常の状態において閉成されている安全スイッチ回路を有しており、その安全スイッチ回路は潜在的に危険をもたらす状態が発生した場合、又は危険な状態を回避するために、中断された、又は開放された状態へ移行可能である。この状態において安全スイッチ回路は、技術的設備の潜在的に危険をもたらす運動又はシーケンスをオフにするため、あるいは制御技術的に結合されている技術的設備のより安全な状態をもたらすために形成され、又は設けられている。

ケーブル接続された制御技術的通信インターフェイスは、手持ち型操作端末に接触型の差し込みインターフェイスを有しており、その差し込みインターフェイスは手持ち型操作端末に設けられた第１のカップリング部材と、第１のカップリング部材に対して必要に応じて結合及び分離可能な第２のカップリング部材とを有しており、その第２のカップリング部材が接続ケーブルに設けられている。それによって手持ち型操作端末は、ワイヤレスの制御技術的通信インターフェイスを使用する場合に、接続ケーブルから完全に分離可能であり、特に人間工学的に利用可能である。

重要なことは、第２のカップリング部材内に直接、あるいは第２のカップリング部材のすぐ近傍において、接続ケーブルに、あるいはその中に少なくとも１つの終端インジケータ要素が設けられており、その終端インジケータ要素が制御システム又は固定の制御装置の終端インジケータ要素検出手段によって電子的に検出できることである。

制御システム、特に固定の制御装置の少なくとも１つは、さらに手持ち型操作端末検出手段を有しており、それは、制御システムへの手持ち型操作端末の制御技術的結合の有無を検出するために設けられている。制御システムへの手持ち型操作端末の制御技術的結合の有無を認識することは、たとえば電気エネルギーの消費を検出又は評価することにより、特に電流測定によって行うことができ、あるいはデータ技術的又は信号技術的な通信の有無の評価によって変換することができる。

これに関連して重要なことは、制御システム、特に固定的な制御装置又はその中に実装されている監視エレクトロニクスが、手持ち型操作端末の制御技術的結合がないことを検出した場合、そして同時に終端インジケータ要素を検出した場合に、手持ち型操作端末に設けられた接触型のインターフェイスをオペレータが意図的に分離したことを認識し、又はそれにより、制御システムによってケーブル接続を介しての信号接続が意図的に分離されたと推定されることである。それに続いて制御システムにより、特に少なくとも１つの固定の制御装置又はその中に実装されている監視エレクトロニクスによって、分離すべき、又はまさに分離された手持ち型操作端末における、分離された、又は無効な安全スイッチ要素に対する代替策として、手持ち型操作端末を引き抜く経過において安全スイッチ回路がブリッジ接続され、又は閉成されたままとなる。特にこのような場合において、技術的設備の不用意な停止を回避するために、制御システム、特に固定の制御装置又は別の監視エレクトロニクスが、たとえば手持ち型操作端末の結合箇所において安全スイッチ回路を直接閉成された状態へ移行させることができる。その代わりに制御システム、特に少なくとも１つの固定の制御装置又は監視エレクトロニクスは、接続ケーブルが手持ち型操作端末から引き抜かれる場合に、手持ち型操作端末に設けられた安全スイッチ要素に対する代用接点又は並列接点を作動させるために、特にこの種の代用接点又は並列接点を閉成された状態へ移行させるために、設けることができる。上述した措置は、手持ち型操作端末から接続ケーブルが引き抜かれる直前に、それぞれの手持ち型操作端末に設けられた安全スイッチ要素が、操作されない状態にあり、特に休止状態にあった場合にのみ、行われる。

本発明に係る措置の利点は、それによって制御システム、特に固定の制御装置の少なくとも１つ、又は別に実装されている監視エレクトロニクスが、オペレータの側での明示的かつ付加的な蓋然性処理が必要とされることなしに、特に手持ち型操作端末と接続ケーブルとの間の差し込み箇所において、手持ち型操作端末が接続ケーブルから意図的に分離されることを、障害又は事故に基づくケーブル破断から区別できることにある。したがって１つには、特に機能的に確実又は機能的に安全な形態が設けられ、それがさらに高い操作快適性を提供する。意図的な抜き出しを障害によるカップリングの欠如から区別することができるようにするために、オペレータの側における手動の蓋然性処理が必要とされないので、高度の実際的利用と高度の適用し易さも得られる。さらに手持ち型操作端末を利用するための訓練要請をできるだけ小さくすることができる。というのは、手持ち型操作端末が駆動の進行中に接続ケーブルから引き抜かれる場合に、特別な操作又は措置を行う必要がないからである。したがって手持ち型操作端末から接続ケーブルが意図的に分離されたことが認識された場合に、自動化されたやり方で、制御システム又は実装された監視エレクトロニクスが、安全スイッチ回路、特に非常用オフ回路を、電気的にブリッジ接続すること、すなわち非作動にすることができる。そうでない場合には、安全スイッチ回路が自動的に開放され、したがって技術的設備が非常の場合又は障害の場合に基づいて確実に停止される。

重要なことは、手持ち型操作端末と結合相手箇所との間のケーブル接続の意図的な分離が存在することが、高い信頼性をもって自動的に認識され、かつ、故障又は障害によるケーブル破壊による中断から技術的に確実に区別できることである。特に、ローカルな制御装置又は監視エレクトロニクスから始めてしかるべき接続ケーブルを介して、手持ち型操作端末に結合するために用いられるカップリング部材の方向において、接続ケーブルの機能試験が行われる。手持ち型操作端末へ結合するためのカップリング部材の方向における健全な、又は高い確率で健全な接続を自動的に検査することによって、この検査が、差し込まれ、又は引き抜かれる手持ち型操作端末の存在とはまったく関係なく行われる、という利点も得られる。特に検査は、固定のユニットの側から始めて、たとえば内蔵された固定の制御装置又は内蔵された監視エレクトロニクスを有する接続ボックスの形式で行われる。

また、この解決は、手持ち型操作端末の側における差し込みプロセス又は抜き出しプロセスの場合に、前又は後の処理操作による抜き出しプロセスの認識を完全に不要とすることが、特に効果的である。そうでなければ、安全技術的な考えから、意図された抜き出しプロセスをケーブル破断に対して蓋然化し、かつ区別するために、このような認識が原則的に必要となる。したがって手動の認識又はキー操作の形式の操作処理も不要であり、オペレータの側で様々なブリッジプラグを結合し、又は分離する必要もない。

特に本発明に係る終端インジケータ要素検出手段によって、ケーブル中断、特にケーブル破断又はケーブル分断を確実かつ遅延なしで検出することが可能であって、オペレータの側で前又は後の処理が必要となることはない。したがって特に利用者指向又は高い利用しやすさを有する「ホットプラグ」の機能には、スイッチ要素の操作を必要とせず、かつ補助プラグ又は代替ブリッジプラグの差し替えプロセスも必要としない。そこから高度の利用しやすさが生じる。というのは、技術的設備が安全技術上の理由から自動的に停止され、特に非常用オフ状態へ移行される前に、オペレータによって実施されるべき、ストレスをもたらす、又は時間的に切迫したアクションも必要とならないからである。

請求項２に記載の措置も効果的である。というのはそれによって、部分的又は完全なケーブル破断が存在するか、を自動的かつ確実なやり方で探知することができるからである。特に手持ち型操作端末検出手段の側の結果と終端インジケータ要素検出手段の結果が異なる場合に、接続ケーブル内に障害が存在すると推定される。これは特に、終端インジケータ要素検出手段は探知可能でないが、手持ち型操作端末検出手段は手持ち型操作端末の結合を推定している場合である。その限りにおいてそれによって、接続ケーブル内のケーブル又は心線の破断を求めることができ、かつ／又は利用に関して矛盾のある、又は存在しない接続ケーブルを拒絶することができる。そのような障害報告は、ついには潜在的に危険をもたらす制御コマンドの実施を阻止し、あるいは安全回路を介して設備の停止ももたらす（非常停止信号伝達と比較可能）。

請求項３に記載の措置の利点は、手持ち型操作端末の、制御システムへのきわめて快適な結合が設けられることにある。特にそれによって、手持ち型操作端末の少なくとも１つの安全スイッチ要素が自動的に安全スイッチ回路内へ結合され、又は機能的に有効に安全スイッチ回路に結合される。しかしこの結合は、接続ケーブルが高い確率で、又は最高の確率で欠陥をもたないので、危険状態又は非常状態において安全スイッチ要素を操作することにより安全な状態を直接もたらすことが可能である場合にのみ、行われる。

終端インジケータ要素のための好ましい実施形態が、請求項４に記載されている。電気的な接続フレームの利点は、特にコスト的に好ましく実装することができ、それにもかかわらず高い検出信頼性を保証できることにある。オーム抵抗器を結合する利点は、それによって、抵抗値が予測される目標値からずれた場合に、接続ケーブの心線の間に場合によっては生じる短絡も検出することができるからである。場合によっては接続ケーブルのシールドの結合も実際的である。というのはそれによって、接続ケーブルが中断されているかを検査できるだけでなく、通常、信号導体とは異なる接点接続を介して案内される、ケーブルのシールドも特に別に検査されることにある。ケーブルシールドのこのような検査は、好ましい場合がある。というのは、これば電磁的なノイズ影響の抑圧に関して重要だからである。

請求項５に記載の措置も効果的である。第２のカップリング部材内、又は接続ケーブルの該当する終端部分内の終端インジケータ要素又はブリッジ部材は、周波数に依存する伝達挙動及び／又は非線形の伝達挙動を有する構成部品によって設けられているので、その存在は、伝達挙動の検査と共にしかるべく設けられたテスト信号によって求めることができる。それによってケーブルの中断を検出できるだけでなく、たとえばケーブルの挟み付け又は潰れによってもたらされることがあり得る短絡も検出することができ、それによって検査の信頼性がさらに向上する。ブリッジ形状の終端インジケータ要素を介して案内されるテスト信号は、１つ又は複数の周波数の、又は変化する周波数の交流成分を有することができる。この措置がさらに、機械的に互換のプラグにもかかわらず、たとえば視覚化データ用の可能な伝達率あるいは所定の差し込み箇所において安全考慮に関して許容されるケーブルの最大長さに関して、異なるように設けられたケーブルの、技術的に確実に区別できる特徴づけを可能にする。

駆動開始する際に障害又は問題をもたらすことがあり得る、接続ケーブルにおける誤った操作は、請求項６に記載の措置によって排除される。したがって駆動開始する場合に利用者によってもたらされる遅延は、排除することができる。

請求項７に記載の措置も、効果的である。特に終端インジケータ要素の検出可能性は、手持ち型操作端末における該当するカップリング部材が差し込まれているか、引き抜かれているかに依存しない。したがって終端インジケータ要素の検出可能性は、いつでも、かつ手持ち型操作端末の結合又は分離に関係なく可能である。場合によっては、それによって差し込みインターフェイスの結合状態に依存する、機能的に不安定な電気機械的操作は、同様に回避される。

請求項８に記載の措置によって、接続ケーブルを完全かつ比較的迅速に制御システムから取り外すことが可能である。この措置の特別な利点は、それによって、工業的環境において発生することがあり得るような、損傷の危険を防止できることにある。同様に、事故の危険又は散らばったケーブルがじゃまになることも、減少される。

これに関連して、請求項９に記載の展開も、効果的である。というのは、それによって固定の制御装置又は実装された監視エレクトロニクスの側で、接続ケーブルが原則的に接続されているか、を確認することができるからである。接続ケーブルのケーブルコネクタが検出可能であるが、終端インジケータ要素は検出できない場合には、制御システムの側で、接続ケーブルが損傷しているか、あるいは制御システムと接続して使用するために設けられておらず、又はそのために解放されていないと、推定することができる。

請求項１０又は１１に記載の措置によって、本発明に係る措置を既存の制御システム内へ問題なく結合することが、可能である。特にそれによって、すでに存在する制御システムに、又は任意のメーカーの制御システムに、モバイルの手持ち型操作端末を簡単なやり方で結合することができる。それによって特に、必要な場合にしかるべき監視エレクトロニクスを制御システムに付け加え、したがって、実際的かつ可能な限りコスト効率よく実施できる、ある種のアップグレードを行うことが可能であって、制御システムをまるごと取り替える必要はない。

それによって請求項１２に記載の措置も効果的である。というのはそれによって、手持ち型操作端末の安全機能、特に安全スイッチ要素の可用性を高い程度において保証することができるからである。したがって手持ち型操作端末をケーブル接続で結合する場合に、潜在的に安全を脅かす制御機能の管理又は調節が許され、又は可能であって、そのために、必要とされるシステム安全性又はシステム信頼性を得ることができるようにするために、複雑な無線技術的措置が必要となることはない。特にそれによって、制御システム内へ結合された手持ち型操作端末のある種の「セミワイヤレス」機能性が得られる。特にそれによって、最適なコスト対利益比が得られる。これは特に、制御システムが請求項１３に記載の措置と組み合わせて変換された場合である。

本発明に係る形態に関連して、請求項１４に記載の措置も特に有用である。それによって誤解しようのないやり方で、手持ち型操作端末に設けられた安全スイッチ要素が機能的に提供可能であるか、又は機能的に有効になることができるか、あるいは、その安全スイッチ要素が利用できない、非能動的な状態にあるかを、自動的に信号伝達することができる。そのような措置は、確実に実装可能であって、複雑な機械的区別措置又は手動のアクションをとる必要はない。またそれによって、システム信頼性とシステム安全性も向上させることができる。

好ましい措置によれば、安全スイッチ要素内のこの内部照明は、赤色の光を放射するように設けられている。それによって、特に安全スイッチ要素が赤色で照らされた状態にある場合に、安全スイッチ要素の機能有効性をはっきりと、誤解することなしに認識することができる。他方で、この安全スイッチ要素は、それが非能動的な、機能的に使用できない状態にあり、したがって照明が非作動にされている場合に、この安全スイッチ要素はわずかに光を通すように、又は乳白色に形成することができる。この状態は特に、手持ち型操作端末が制御システムにワイヤレスで結合されている場合に存在する。

請求項１５に記載の措置も効果的である。というのはそれによって、手持ち型操作端末がそのワイヤレスの通信インターフェイスを介して制御システム内へ結合されており、したがって安全技術的に問題とならない観察課題又はパラメータ処理のためにしか使用できないことにより、手持ち型操作端末に設けられた安全スイッチ要素が機能有効性をもたない場合に、それが誤解のないように示され、又は信号化されているからである。

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。
図は、それぞれ著しく簡略化された、図式的な表示である。

電子制御システムと制御システムによって制御される設備のコンポーネントの実施例を示している。 安全スイッチ要素を有する手持ち型操作端末を示し、その手持ち型操作端末が制御システム内へケーブル接続で組み込むための、必要に応じ差し込む及び取り出し可能なケーブル接続を有し、さらに制御システムへワイヤレスで組み込むためのワイヤレスの通信インターフェイスを有している。

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、たとえば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１には、システム１及びシステム１によって制御される設備２のコンポーネントが示されている。部分的に示される技術的設備２は、複数の設備コンポーネント３を有しており、それらは図１に示す例において、工業用ロボット４を有する加工ステーション５によって形成することができる。原理においては、技術的設備２は、技術的プロセス、たとえば製造プロセス、化学的方法などを少なくとも部分的に自動化して展開し、又は実施することができるようにするために、任意の他の設備コンポーネント３を有することができる。たとえば、図１に基づく実施例に示される設備２は、加工ステーション５の間で対象、工作物、半製品などを移送するため、又は個々の加工ステーション５のために対象を準備するための、移送装置６を有している。

図１に示すように、制御システム１は少なくとも１つの固定的に設けられた電子制御装置７を有している。原則的に知られているように、少なくとも１つの制御装置７は、複数の離散的に配置された制御装置７を有する制御ネットワークの構成要素であってもよく、これも同様に図１に図式的に示唆されている。個々の制御装置７は、所定の課題を実施するため、たとえば設備２を監視して制御するため、又は所定の設備コンポーネント３を監視して制御するために形成又はプログラミングすることができ、設備２を監視して制御するための制御アーキテクチャは、原理において任意のトポロジーを有することができる。

図１に図式的に示唆されるように、個々の固定的に位置決めされた制御装置７は、通信接続８'を介してケーブル接続で通信するため、及び／又はワイヤレスの通信接続８を介してワイヤレスで通信するために形成することができる。この種のワイヤレスの通信接続８は、たとえばＷＬＡＮ標準規格あるいはブルートゥース（登録商標）標準規格に基づく接続によって、又は工業的環境用の標準化された無線接続によって形成することができる。

制御システム１は、さらに、少なくとも１つの持ち運びできるモバイルの手持ち型操作端末９を有している。少なくとも１つの手持ち型操作端末９又は手持ち型操作端末９の電子制御装置１０は、ここでも信号技術又はデータ技術的にワイヤレスの通信接続８を介して制御システム１の１つ又は複数の固定の制御装置７と接続することができる。少なくとも１つの手持ち型操作端末９は、オペレータ１１によって利用するために設けられ、又は形成されており、手持ち型操作端末９と制御装置７との間の信号交換又はデータ交換はワイヤレスの通信接続８を介して行うことができる。その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、個々の制御装置７、１０の間にケーブル接続された通信接続８'を設けることもできる。

原則的に固定の制御装置７は、設備２又は設備コンポーネント３の機能的な制御ユニットであることができ、それらはたとえば自動的に生成された制御コマンドを変換するために用いられ、又は手持ち型操作端末９において入力され、又は作動された制御コマンドを変換するために設けられている。この種の制御装置７は、たとえばアクター又は所定の設備コンポーネント３を駆動するため、又はセンサ又は位置スイッチの信号を検出するために形成することができる。そのために制御装置７は、制御すべき技術的設備２への導線接続を構築するための複数の入出力インターフェイスを有している。他の制御装置７、たとえば上位に配置された制御装置７を設けることもでき、それは特に、図１の右端に例として示されるように、特に論理的シーケンス、エネルギー準備シーケンス又は個々の設備コンポーネント３の間における伝達シーケンスを自動化又は部分自動化して展開する。好ましくは、少なくとも１つの手持ち型操作端末９、特にその中に組み込まれた制御装置１０は、ワイヤレスかつ／又はケーブル接続の通信インターフェイス８、８'を介して制御システム１の固定の制御装置７の少なくとも１つと信号又はデータに技術的に通信接続することができる。

この文書の枠内において、信号又はデータの伝送というのは、原則的に信号又はデータの提供でもある。

情報又はデータを表示するために、少なくとも１つの手持ち型操作端末９は少なくとも１つの出力部材１２、特に少なくとも１つのディスプレイ又はタッチスクリーンを有している。調節を入力し、かつ／又は制御コマンドを手動で作動させるために、手持ち型操作端末９は少なくとも１つの入力部材１３、たとえばキーボード、スイッチ、パドル、ジョイスティックあるいは同種のものを有している。少なくとも１つの手持ち型操作端末９の出力部材１２と入力部材１３のそれぞれの形態は、様々な要請と必要性又はそれぞれの適用目的に適合させることができる。

少なくとも時々は網自足の電流供給を目的として、手持ち型操作端末９はさらに、内部の電源ユニット１４を有することができ、それが好ましくは少なくとも１つの電気化学的アキュムレータを有している。この内部の電源ユニット１４は、特に手持ち型操作端末９を純粋にケーブルなしで、したがってエネルギー供給ケーブル又はデータケーブルの接続のない駆動状態において、駆動するために必要であって、それによって手持ち型操作端末９の電子コンポーネントをケーブル接続される電流供給接続に関係なく、電気エネルギーを供給して、駆動することができる。したがってワイヤレスの通信インターフェイス１６のみを介して信号又はデータを技術的に接続する場合に、バッテリー駆動内部電源ユニット１４は手持ち型操作端末９の構成要素である。

制御システム１内へ機能的に組み込み可能な、手持ち型操作端末９の少なくとも１つが、少なくとも１つの手動で操作可能な安全スイッチ要素１５を有しており、オペレータ１１が操作した場合にその安全スイッチ要素によって、たとえば技術的設備２又は特殊な設備コンポーネント３の直接的な停止、あるいは技術的設備２又は特殊な設備コンポーネント３の安全な状態への移行を作動させることができる。この種の安全スイッチ要素１５は、少なくとも１つのいわゆる非常用オフスイッチによって形成することができ、かつ／又はいわゆる非常用スイッチ位置を有する少なくとも１つのイネーブルスイッチによって定めることができる。

手持ち型操作端末９は、実際的な実施形態によれば、ワイヤレスの制御技術的通信インターフェイス１６と、接続ケーブル１７を介して構築可能な制御技術的通信インターフェイス１８も有している。

これら２つの通信インターフェイス１６、１８の各々によって手持ち型操作端末９を制御システム１内へ信号又はデータを技術的に結合することが可能であって、手持ち型操作端末９において提供可能な制御コマンドの範囲は、通信インターフェイス１６、１８のどれがその時に信号又はデータを技術的に結合するために利用されるか、又は両方同時に利用できるか、に依存している。人にとっての潜在的危険、又は技術的設備２や加工すべき対象や工作物における重大な損傷をもたらすことのある、技術的設備２を制御技術的に操作又は調節する場合の安全性を向上させるために、手持ち型操作端末９に上ですでに述べた少なくとも１つの安全スイッチ要素１５が設けられている。

好ましい措置によれば、手持ち型操作端末９が接続ケーブル１７を介して制御システム１内へ組み込まれている場合、すなわち多極の電気的ケーブル接続を介して、又は多数のケーブル心線を介して制御システム１に接続されている場合にのみ、手持ち型操作端末９によって潜在的に危険をもたらす機能又は制御指令を実施することができる。それによって特に、安全スイッチ要素１５のスイッチ機能又は安全機能を多極の接続ケーブル１７を介して案内し、そのようにして安全スイッチ要素１５を用いて高度に提供可能又は特に確実かつ時間的に実質的に遅延なしのスイッチ機能を得ることが、可能である。

手持ち型操作端末９が純粋にワイヤレスの駆動モード（ワイヤレスモード）において使用される場合、したがってワイヤレスの通信インターフェイス１６のみを介して制御システム１内へ結合されている場合に、オペレータ１１には手持ち型操作端末９によって主として観察機能あるいはクリティカルでない制御機能のみが提供される。さらに、制御システム１内にいわゆるハイブリッド機能を設けることができ、そのハイブリッド機能によって手持ち型操作端末９がケーブル接続された状態（ケーブルモード）へ移行することができ、その状態において高い信頼性を有する安全スイッチ要素１５の機能も提供可能である。それに対して手持ち型操作端末９の純粋にワイヤレスの駆動モード（ワイヤレスモード）においては、手持ち型操作端末９の機能は観察又は視覚化機能に限定されている。手持ち型操作端末９が制御システム１へ純粋にワイヤレスで接続されている場合（ワイヤレスモード）に、安全スイッチ要素１５の機能性は理論的には同様に実装可能であるが、できるだけ高い可用性を得て、同時にワイヤレスで結合された安全機能部材１５の機能安全性を得るために必要な技術的手間は、比較的高く、したがって複雑であり、又はコストがかかる。したがって記載の制御システム１においては、安全スイッチ要素１５の機能性をワイヤレスで安全システム１内へ結合することは行われず、その代わりに手持ち型操作端末９の「ハイブリッド機能」又は「セミワイヤレス機能性」が準備され、「ワイヤレスモード」と「ケーブルモード」−及びその逆−の間のスイッチは、特に内部の制御装置１０によって管理され、又は調整されている。

手持ち型操作端末９に設けられた、オペレータ１１によって操作可能な少なくとも１つの安全スイッチ要素１５は、いわゆる非常用オフスイッチによって、かつ／又はいわゆる非常用スイッチ位置を有する３段階のイネーブルスイッチによって形成することができる。この種の安全スイッチ要素１５は−それ自体知られているように−、技術的設備２の潜在的に安全リスクのある制御コマンド又は運動シーケンスを実施及び／又は終了するために設けられている。

少なくとも１つの安全スイッチ要素１５は、制御システム１又は技術的設備２の少なくとも１つの電気的な安全スイッチ回路１９内に結合されている。関連する規格に対応するために、この安全スイッチ回路１９は冗長的に２つの回路で形成することができる。しかし、安全要請が比較的低い場合には、１つの回路で形成することもできる。安全スイッチ回路１９は、非作動状態又は通常の状態において、閉成されており、特に中断されない導体路として、又は安全ループとして設けられている。潜在的に危険をもたらす状態が発生した場合に、安全スイッチ回路１９は中断された状態又は開放された状態へ移行可能である。これは、安全スイッチ要素１５の少なくとも１つを操作又は能動化することによって行われる。必要な場合にオペレータ１１によって操作可能なこの種の安全スイッチ要素１５は、少なくとも１つの、好ましくは２つの冗長的な、そして強制開放するように設けられた常時閉接点を有している。典型的に、技術的設備２の適切に達することのできる位置に分配して配置された、いわゆる非常用オフスイッチの形式の複数の安全スイッチ要素１５が設けられている。少なくとも１つの安全スイッチ回路１９の開放、又は中断された状態において、技術的設備２の潜在的に危険をもたらす運動又はシーケンスがオフにされ、あるいは少なくとも１つの安全スイッチ回路１９が少なくとも１つの安全スイッチ要素１５を介して作動された場合に、技術的設備２の安全な状態がもたらされ、特に中断された状態へ移行される。

図１と２をまとめて見るともっともよくわかるように、ケーブル接続される制御技術的通信インターフェイス１８は、手持ち型操作端末９に接点ベースの差し込みインターフェイス２０を有している。この差し込みインターフェイス２０によって手持ち型操作端末９と制御システム１又は制御装置７との間のケーブル接続を、必要に応じて構築し、かつ無効にすることができる。この差し込みインターフェイス２０は、手持ち型操作端末９に、特にそのハウジングに設けられた、第１のカップリング部材２１、たとえば差し込みブッシュと、第１のカップリング部材２１に対して必要に応じて結合及び分離可能な第２のカップリング部材２２とを有しており、その第２のカップリング部材は第１のカップリング部材２１と関連している。プラグの形式で形成することができる、第２のカップリング部材２２は、接続ケーブル１７の２つの端部の一方に設けられている。

実際的な実施形態によれば、接続ケーブル１７の第２の端部も、特に接続ケーブル１７の手持ち型操作端末９から遠く離れた端部も、必要に応じて結合及び分離可能に形成することができる。特に第２の差し込みインターフェイス２３は、制御システム１に対して、特に固定の制御装置７の少なくとも１つに対して、必要に応じて工具なしで結合と分離を実施できるように設けることができる。そのために第２の差し込みインターフェイス２３は、−それ自体知られているように−接続ケーブル１７にケーブルコネクタ２４を、そして制御システム１の適切な位置に、又は様々な固定の制御装置７に、そのケーブルコネクタと対応する少なくとも１つの差し込みブッシュ２５を有している。少なくとも１つの設備側の差し込みインターフェイス２３が設けられている限りにおいて、この設備側の差し込みインターフェイスは、手持ち型操作端末９への器具側の差し込みインターフェイス２０と同様に、工具なしで操作可能である。これに関連して記録しておくが、技術的設備２の近傍に位置する少なくとも１つの差し込みインターフェイス２３は、接続ケーブル１７がそれぞれの制御装置７に直接接続され、かつそれと取り外しできないように結合されることによって、恒久的に、特に取り外しできないように、形成することもできる。

少なくとも１つの第２の差し込みインターフェイス２３が実装されている限りにおいて、固定の制御装置７に、又はしかるべき結合箇所に、差し込みインターフェイス２３にケーブルコネクタ２４が存在しているか、存在していないかを自動的に検出するための結合状態検出手段２６を設けることができる。

制御システム１を改良するため、又は技術的設備２又は制御システム１の駆動を最適化するために、第２のカップリング部材２２に直接、又はその中に直接、かつ／又は第２のカップリング部材２２のすぐ近傍に、特に近傍に対応づけられた接続ケーブル１７の終端部分に、あるいはその中に、少なくとも１つの電子的又はセンサによって検出可能な終端インジケータ要素２７が設けられている。この終端インジケータ要素２７は、その存在に関して、又はその特性又は特色に関して電子技術的又は電子的に検出可能であり、したがって自動的に検出可能である。そのために、電子的な終端インジケータ要素検出手段２８が設けられている。この終端インジケータ要素検出手段２８は、制御システム１内に、又は固定の制御装置７の少なくとも１つに、ソフトウェア的かつ／又はハードウェア的に実装された監視エレクトロニクス２９の構成要素とすることができる。典型的に、終端インジケータ要素検出手段２８又はしかるべき監視エレクトロニクス２９は、手持ち型操作端末９の制御装置１０の外部に、又は遠く離れて実装されている。

この終端インジケータ要素検出手段２８によって、接続ケーブル１７がある程度の確率をもってきちんとした状態又はプラン通りの状態にあるか、特に接続ケーブル１７の第２のカップリング部材２２までのプランどおりの導線接続が高い確率で存在するかを、自動的に検出することができる。この終端インジケータ要素２７が検出されない、あるいはきちんとした特性で検出されない場合には、監視エレクトロニクス２９の側で、又は終端インジケータ要素検出手段２８の側で、接続ケーブル１７が損傷している、断線している、部分的に断線している、あるいは他の理由から提供不可能であり、したがってプランどおりでない、場合によっては安全上危機的な状態が存在する、と見なされる。それによって特に、制御システム１により、又は制御装置７の少なくとも１つによって自動的又は部分自動的に、固定の制御装置７から接続ケーブル１７を介して手持ち型操作端末９の方向への−そしてその逆の−プランどおりの接続が存在するか、又は予測として構築できるか、かつ危険場合において、手持ち型操作端末に設けられた安全スイッチ要素１５を介して確実な停止又は非常オフの導入を行うことができるか、を認識することができる。しかしこの措置の重要な効果は、それによって簡単かつ確実なやり方で接続ケーブル１７を介しての通信接続８’の意図的な分離と、障害に基づく中断、たとえば接続ケーブル１７の事故による分断あるいは心線破断を自動的に区別できることにある。

終端インジケータ要素２７は、接続ケーブル１７の、手持ち型操作端末９に対応づけられた端部に設けられた標識又は返信部材と考えられる。簡単な場合においては、電子的又はセンサによって検出可能な終端インジケータ要素２７は、電気的な接続フレーム３０によって、あるいは定められたオーム抵抗器によって設けられている。そのような終端インジケータ要素２７は、接続ケーブル１７の２本の心線の間、あるいは代替的に接続ケーブル１７の１本の心線と電磁シールド、特にシールド織物あるいはシールド箔との間に接続することができる。接続フレーム３０又は終端インジケータ要素２７は、電気的ブリッジとして機能することができる。

しかし、自動的又は電子技術的に検出可能な終端インジケータ要素２７は、周波数に依存する、あるいは非線形の特性を有する少なくとも１つの構成部品によって、たとえばインダクタンス又はキャパシタによって、特に電気的なフィルタによって、形成することもできる。代替的に、電気信号用のアクティブな送信装置も考えられ、その送信装置は接続ケーブル１７の１本の心線に、あるいは電磁的なシールドに接続されている。該当する終端インジケータ要素２７から送信された適切な送信信号又は応答信号を受信した場合に、監視エレクトロニクス２９によって、特に終端インジケータ要素検出手段２８によって、制御装置７から始まって接続ケーブル１７における第２のカップリング部材２２の方向へのケーブル接続が秩序どおりであると、推定することができ、したがって秩序どおりのシステム状態であると推定することができる。安全性を向上させるために、２つ又はそれより多い実質的に同種の終端インジケータ要素２７を冗長に配置することもできる。

それぞれの終端インジケータ要素２７が第２のカップリング部材２２と、又は近傍に対応づけられている、接続ケーブル１７の端部と恒久的に、又は原則的に取り外しできないように接続されていると、効果的である。特にそれぞれの終端インジケータ要素２７はオペレータ１１にとって、又は標準的な適用者にとって取り外しできないように第２のカップリング部材２２に、又はその中に配置されており、あるいは接続ケーブル１７と永続的に接続されている。これは、たとえば半田結合又はクリップ結合により、あるいは原則的に接近できないねじ結合によって行うことができる。それによって、通常の、又は標準的な適用場合において、接続ケーブル１７の、手持ち型操作端末９に対して必要に応じて結合及び分離するために設けられている終端部分からの終端インジケータ要素２７の除去又は取り外しが阻止されることが、保証されている。

終端インジケータ要素２７は、好ましくは次のように、すなわち接続ケーブル１７と手持ち型操作端末９との間の接触型の差し込みインターフェイス２０が分離され、又は非作動である場合でも、その終端インジケータ要素が固定的な制御装置７の少なくとも１つから、又は実装された監視エレクトロニクス２９から、特に終端インジケータ要素検出手段２８によって検出可能であるように、実装されている。したがって終端インジケータ要素２７は、第２のカップリング部材２２が手持ち型操作端末９から引き抜かれた場合にも、アクティブであり、又は検出可能である。すなわち制御装置７とカップリング部材２２との間の導線接続が健全であり、又は少なくとも終端インジケータ要素２７が接続されているそれぞれの心線が秩序どおりである場合には、接触型のインターフェイス２０は分離することができ、終端インジケータ要素２７はさらに求めることができる。したがってそれぞれ受動的又は能動的に作用する終端インジケータ要素２７は、接続ケーブル１７が手持ち型操作端末９から引き抜かれ、又は引き抜かれている場合でも、検出可能であって、さらに接続ケーブル１７の、又は第２のカップリング部材２２の、かつ／又は場合によっては設けられる第２の差し込みインターフェイス２３の予測に基づく秩序どおりの、又はプランどおりの機能状態が存在する。

上述した終端インジケータ要素検出手段２８と組み合わせて、あるいはその代わりに、制御システム１又は固定の制御装置７の少なくとも１つ、特に実装された監視エレクトロニクス２９は、手持ち型操作端末検出手段３１を有している。この手持ち型操作端末検出手段３１は、手持ち型操作端末９が制御システム１に、又は固定の制御装置７の１つに、制御技術的に結合されていることの有無を検出するために用いられる。手持ち型操作端末検出手段３１は、ソフトウェア技術的及び／又はハードウェア技術的に実装することができ、制御装置７内に、又はしかるべき監視エレクトロニクス２９内に形成することができる。

手持ち型操作端末検出手段３１は、簡単なやり方で、電流測定によって行うことができ、特に電気エネルギーの消費を定めることによって変換することができる。その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、手持ち型操作端末検出手段３１は、ソフトウェア技術手段によっても定めることができ、それは、接続ケーブル１７を介してのデータ又は信号の技術的な通信を評価又は観察する。電気エネルギーの消費又は接続ケーブル１７を介してのデータ技術的通信が所定のしきい値を下回り、又はゼロになった場合に、手持ち型操作端末検出手段３１の側で、第１のカップリング部材２２に手持ち型操作端末９が接続されていないと推定することができる。特にこのような手持ち型操作端末検出手段３１によって、第２の差し込みインターフェイス２０が分離され、又は分離されたか、特に第２のカップリング部材２２が対応するカップリング部材２１から除去されたことにより、その第２のカップリング部材が手持ち型操作端末９から外されているか、を認識することができる。

好ましくは個々のカップリング箇所に、特に制御装置７内に実装されている電流測定ユニット３２は、接続ケーブル１７の供給心線３３を介して案内される電流を測定するため、あるいは原則的に検出するために、設けられている。電流測定ユニット３２は、手持ち型操作端末９がきちんと制御システム１に接続されている場合にのみ、特に接続ケーブル１７に設けられたカップリング部材２２が手持ち型操作端末９に設けられた対応するカップリング部材２１と連結されている場合にのみ、電流の流れ又は明らかな電流の流れが存在すると確認することができる。オペレータ１１によって該当する差込インターフェイス２０の分離が行われた場合に、供給心線３３を介しての電流の流れはゼロとなり、あるいはほぼゼロとなって、そのようにして手持ち型操作端末９への接続の無効化を帰納的に推定することができる。

重要なことは、終端インジケータ要素検出手段２８と手持ち型操作端末検出手段３１の結果を組み合わせて評価することにより、認識されて、又は意図されて引き抜かれた手持ち型操作端末９と、障害によりもたらされた接続ケーブル１７の分断又は損傷とを区別できることである。

すなわち制御システム１は、好ましい形態によれば次のように、すなわちそれぞれの固定の制御装置７又は制御装置７内に実装されている監視エレクトロニクス２９が手持ち型操作端末９の非存在を検出した場合、特に手持ち型操作端末９の制御技術的結合が存在から非存在へ変化した場合、そして同時に終端インジケータ要素２７を検出した場合に、オペレータ１１によって意図的に、又は能動的に手持ち型操作端末９に設けられた接触型の差し込みインターフェイス２０の分断が行われたことが自動的に認識され、又は評価技術的に推定されるように設けられている。したがって固定の制御装置７又はしかるべき監視エレクトロニクス２９によって、分離され、あるいはその後無効になる、分離すべき又は分離された手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５に対する代替策として、手持ち型操作端末９の抜き出しの途上で安全スイッチ回路１９のブリッジ接続が行われる。すなわち上述した状態が存在する場合に制御システム１は次のように、すなわち安全スイッチ回路１９が、たとえば手持ち型操作端末９の結合箇所において直接閉成された状態へ移行され、したがって手持ち型操作端末９を意図的又は認識して引き抜くことに基づく技術的設備２の意図されない停止が阻止されるように、行動し、又はプログラミングされている。特に、制御システム１は、上述したケースの場合において、少なくとも１つの代用接点又は並列接点３４、３４’から、分離された手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５へ切り替えるように設けることができる。特に、非常状態又は危険状態が存在せず、接続ケーブル１７における障害状態も存在しない、手持ち型操作端末９の意図的に又はプラン通りの分離が認識された場合に、常時閉接点として設けられている代替接点又は並列接点３４、３４’は休止状態へ、すなわち閉成された状態へ移行することができ、それによって技術的設備２又は設備コンポーネント３の意図されない停止が回避される。制御装置７による、又は監視エレクトロニクス２９による安全スイッチ回路１９の代替的ブリッジ接続とそれに伴って生じる、安全スイッチ回路１９の電気的に閉成された状態の続行は、特に手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５が、手持ち型操作端末９から接続ケーブル１７を引き抜く直前にその休止状態にある場合、したがって操作されていない場合に、与えられる。

逆に、接続ケーブル１７が引き抜かれる前に、手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５が操作された場合には、安全スイッチ回路１９内のこの種の代替接点又は並列接点３４、３４’が開放された状態へ移行され、又は開放された状態に留まる。したがってこの場合において、このオフ状態は、オペレータ１１が手持ち型操作端末９を接続ケーブル１７から分離し、特に第２のカップリング部材２２を手持ち型操作端末９のハウジングから抜き出し、又は第１のカップリング部材２１から引き出した場合でも、維持される。

具体的に指摘すると、終端インジケータ要素検出手段２８とカップリング状態検出手段２６は、しかるべき監視エレクトロニクス２９の、又はそれぞれの制御装置７の一体的な構成要素とすることができる。このような電子的な検出手段は、ハードウェア及びソフトウェアに技術的に変換することができるが、主としてソフトウェアに形成することができる。

さらに、終端インジケータ要素検出手段２８又はそれに応じた監視エレクトロニクス２９が、システム矛盾のない終端インジケータ要素２７を連続的、周期的、事象に応じて、あるいは推計学的に検出するように設けられていると、効果的であり得る。特に、矛盾のない終端インジケータ要素２７が存在するか、あるいはこの種のものが検出できないかが、規則的又は不規則な間隔で自動的に検査される。

これに関連して重要なことは、手持ち型操作端末検出手段３１が手持ち型操作端末９の結合を認識しているが、終端インジケータ要素検出手段によって終端インジケータ要素２７の存在が検出できない場合に、固定の制御装置７又は監視エレクトロニクス２９が少なくとも障害報告を信号伝達するために設けられており、あるいはそれぞれの安全スイッチ回路１９をオフ状態又は非常オフ状態へ移行させることである。このような場合においては、特に、たとえば接続ケーブル１７内のケーブル破断又は心線破断によってもたらされ得る障害が存在する。その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、それによって矛盾のある接続ケーブル、又は接続ケーブル１７が設けられていないことが認識可能である。

手持ち型操作端末検出手段３１によって手持ち型操作端末９の結合が検出されており、同時に終端インジケータ要素検出手段２８によって終端インジケータ要素２７が検出されている場合に、少なくとも１つの固定の制御装置７又は監視エレクトロニクス２９が、安全スイッチ回路１９に関するそのブリッジ接続状態を直接終了させるように、かつ、その時に又はその瞬間に差し込まれている手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５を安全スイッチ回路１９内へ即座に機能的又は代替的に結合するように設けられている場合も、効果的である。このプロセスは特に、操作されない、休止状態にある安全スイッチ要素１５を有する手持ち型操作端末９を差し込む場合に効果的である。

手持ち型操作端末１が接続ケーブル１７によって制御システム１に接続されていることにより、手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５が離散的な導線接続を介して安全スイッチ回路１９内へ機能的に組み込まれている場合に、手持ち型操作端末９は、潜在的に危険をもたらす制御コマンドを実施あるいは調節するために使用することができる。特に接続ケーブル１７を介して手持ち型操作端末９が結合されている場合に、手持ち型操作端末９によって潜在的に危険をもたらすシーケンス又は制御コマンドを観察し、あるいは実施することも可能である。手持ち型操作端末９の少なくとも１つの安全スイッチ要素１５は、接続ケーブル１７を利用しながら技術的設備２の安全スイッチ回路１９内へ機能的に有効に組み込まれており、かつその機能有効性が比較的確実に提供可能である。したがって、手持ち型操作端末９が接続ケーブル１７によって制御システム１に結合されており、したがって少なくとも１つの安全スイッチ要素１５も接続ケーブル１７の心線を介して制御システム１内へ結合されている、いわゆるケーブルモードにおいては、潜在的に危険をもたらす制御課題の実施又は管理が可能である。それに対して手持ち型操作端末９又は制御システム１は、接続ケーブル１７が引き抜かれており、又は存在しない、純粋に無線モードにおいても駆動することができる。「ワイヤレスモード」におけるこの比較的制限されないモビリティは、一方でオペレータ１１が技術的設備２を特に良好に理解できることに寄与するが、他方では同様に、遠くから、すなわちオペレータが直接現場にいる必要なしに、駆動状態に影響を与えること、あるいは駆動状態を検査することを可能にする。手持ち型操作端末９がワイヤレスの通信インターフェイス１６のみによって制御システム１内へ結合されている、この「ワイヤレスモード」において、手持ち型操作端末１の機能は、好ましくはデータ技術的な観察機能に、又は安全技術的に問題にならないパラメータ処理機能に制限されている。それによって制御システム１の安全性と信頼性を最適化することができ、又はそれによって高い安全基準を構築することができる。

これに関連して、制御システム１又は制御装置１０が、手持ち型操作端末９に設けられた少なくとも１つの安全スイッチ要素１５の機能有効性の存在及び／又は無効性の存在をオペレータ１１のために、又はその他の人のために、目で見て認識できるようにする場合も、効果的であり得る。制御システム１が、手持ち型操作端末９に設けられた少なくとも１つの安全スイッチ要素１５の機能有効性の存在を、少なくとも１つの安全スイッチ要素１５の照明３５を作動させることによって知らせると、効果的である。好ましくはこの照明３５は、安全スイッチ要素１５の内部に統合されており、安全スイッチ要素１５の少なくとも部分セクションが半透明に、又は光を透過するように、設けられている。安全スイッチ要素１５又はそのハウジングセクションが、照明されない、したがって非アクティブな状態において暗い外見を有しており、又はわずかに光を透過するハウジングセクションを有し、たとえば乳灰色の外形を有していると、効果的である。それに対して安全スイッチ要素１５は、その機能準備のできた状態において、その外見が他の色で、特に明るく、又は内部から照明されている。

安全スイッチ要素１５の機能有効性又は機能無効性に従って能動化可能又は非能動化可能な照明３５が、安全スイッチ要素１５の機能準備ができている場合に、特に潜在的に危険をもたらす制御プロセス又は運動プロセスをオフにし、あるいは終了させる準備ができており、したがって技術的設備２又は設備コンポーネント３のためのオフ準備完了が存在する場合に、好ましくは赤い色の光を放射するように設けられていると、効果的である。その限りにおいて制御システム１又は手持ち型操作端末９の監視エレクトロニクス２９’は、手持ち型操作端末９がワイヤレスの通信インターフェイス１６のみを介して、したがって無線接続を介して制御システム１内へ結合されている場合に、安全スイッチ要素１５の照明３５を確実に非能動化するように設けられている。ソフトウェア技術的及び／又はハードウェア技術的に実装することができる、手持ち型操作端末９内の監視エレクトロニクス２９’は、少なくとも１つのＬＥＤを有することができる照明３５を状況的に能動化するために設けることもできる。

すでに説明したように、制御システム１は、図１に例として示すように、分配して配置された制御装置７を有している。これらの制御装置７は、技術的設備２の内部で一次の制御課題を変換するために設けられている。提案された制御システム１が、本来の制御装置７から構造的に取り外された、特に別に設けられた少なくとも１つの接続制御ユニット３６を有していると、効果的である。少なくとも１つの接続制御ユニット３６は、制御装置７の少なくとも１つと導線接続されており、かつ手持ち型操作端末９を制御システム１内へ機能的に結合するために用いられる。制御システム１内へ手持ち型操作端末９を結合するための各結合箇所に、接続制御ユニット３６が設けられていると、効果的である。接続制御ユニット３６は、特に、接続ボックスの形式の自立したハウジングユニットとして形成することができる。監視エレクトロニクス２９が実装されているとき、特に終端インジケータ要素検出手段２８及び／又は手持ち型操作端末検出手段３１及び／又はカップリング状態検出手段２６が接続制御ユニット３６内に実装されているとき、処理が迅速になる。

駆動が進行する間に接続ケーブル１７を引き抜く（hot-unplugging）経過における制御システム１内の好ましい機能シーケンスが、以下のように表される。すなわち、第２のカップリング部材２２内の終端インジケータ要素２７、たとえばワイヤフレームが、接続制御ユニット３６又は監視エレクトロニクス２９によって認識される。手持ち型操作端末９がその差し込みインターフェイス２０において接続ケーブル１７から引き抜かれる場合に、以下の状態が発生する：終端インジケータ要素検出手段２８＝「真」、カップリング状態検出手段２６＝「真」かつ手持ち型操作端末検出手段３１＝「偽」。したがって該当するローカルの制御装置７又は接続制御ユニット３６及び／又は監視エレクトロニクス２９が、接続ケーブル１７が装置側で意図的に引き抜かれたことを認識して、安全スイッチ回路１９に関して、技術的設備２の望ましくないオフを回避するために、ブリッジ接続状態へ移行する。万一ケーブル破断があれば、それも同様に以下の通り認識される。すなわち、終端インジケータ要素検出手段２８＝「偽」、手持ち型操作端末検出手段３１＝「偽」及びカップリング状態検出手段２６＝「真」。

制御システム１の駆動が進行している間に手持ち型操作端末９を差し込むプロセス（hot-plugging）は、好ましくは以下のように行われる。すなわち、固定の制御装置７及び／又は監視エレクトロニクス２９又は接続制御ユニット３６が安全スイッチ回路１９に関してブリッジ接続状態にあって、安全スイッチ要素１５を有する手持ち型操作端末９が差し込まれた場合に、制御システム１はこれを以下のように認識する。すなわち、手持ち型操作端末検出手段３１＝「真」、カップリング状態検出手段２６＝「真」、かつ終端インジケータ要素検出手段２７＝「真」。したがってブリッジ接続状態が即座に無効にされて、手持ち型操作端末９に設けられた安全スイッチ要素１５は少なくとも機能的に結合され、又は電気化学的に導通するように安全スイッチ回路１９内へ結合される。場合によっては、手持ち型操作端末９に能動化可能かつ非能動化可能な照明３５を有するこの種の安全スイッチ要素１５が設けられている場合に、この種の安全スイッチ要素１５が発光し始める。したがってその機能有効性をはっきりと知らせることができる。

実施例は、可能な実施変形例を示すものであって、ここで記録しておくが、本発明は具体的に示されたその実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例の様々な組み合わせが可能であって、それらの変形可能性は具体的な発明による技術的に取り扱うための教示に基づいて、この技術分野で活動する当業者の裁量の範囲内にある。

保護範囲は、特許請求の範囲によって定められている。しかし明細書と図面は、特許請求の範囲を解釈するために利用される。図示され、かつ説明された様々な実施例からなる個別特徴又は特徴の組み合わせは、それ自体自立した進歩的解決を表すことができる。自立した進歩的解決に基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。

具体的な説明内の値領域についてのすべての記載は、その任意の部分領域とすべての部分領域を共に含むものであって、たとえば記載１から１０は、下限の１と上限の１０から始まるすべての部分領域、すなわち下限の１またはそれ以上で始まり、上限の１０またはそれ以下で終了する、たとえば１から１．７、または３．２から８．１、あるいは５．５から１０のすべての部分領域、を一緒に含んでいるものとする。

最後に形式的に指摘しておくが、構造をよりよく理解するために、部材は一部縮尺どおりでなく、かつ／又は拡大及び／又は縮小して示されている。

１ 制御システム
２ 設備
３ 設備コンポーネント
４ 工業用ロボット
５ 加工ステーション
６ 移送装置
７ 制御装置
８ ワイヤレス通信接続
８’ ケーブル結合の通信接続
９ 手持ち型操作端末
１０ 制御装置
１１ オペレータ
１２ 出力部材
１３ 入力部材
１４ 電源ユニット
１５ 安全スイッチ要素
１６ 通信インターフェイス（ワイヤレス）
１７ 接続ケーブル
１８ 通信インターフェイス（ケーブル接続）
１９ 安全スイッチ回路
２０ 差し込みインターフェイス
２１ 第１のカップリング部材
２２ 第２のカップリング部材
２３ 第２の差し込みインターフェイス
２４ ケーブルプラグ
２５ 差し込みブッシュ
２６ カップリング状態検出手段
２７ 終端インジケータ要素
２８ 終端インジケータ要素検出手段
２９、２９’ 監視エレクトロニクス
２９ 接続フレーム
３０ 手持ち型操作端末検出手段
３１ 電流測定ユニット
３２ 供給心線
３４、３４’ 代替接点又は並列接点
３５ 照明
３６ 接続制御ユニット

Claims (15)

1. 技術的設備（２）用の制御システム（１）であって、
   制御される技術的設備（２）への導線接続を構築するための入出力インターフェイスを備えた、少なくとも１つの固定された制御装置（７）と、
   オペレータ（１１）によって持ち運びできるモバイル使用可能な、少なくとも１つの電子的手持ち型操作端末（９）であって、該手持ち型操作端末（９）は、前記制御システム（１）又は該制御システム（１）に接続された技術的設備（２）の、制御技術に基づいた、シーケンス及び状態についての相互作用及び観察のために用いられ、前記手持ち型操作端末（９）は、制御技術を利用するワイヤレス通信インターフェイス（１６）と、制御技術を利用し、接続ケーブル（１７）を介して構築可能な通信インターフェイス（１８）とを有し、前記手持ち型操作端末（９）は、前記通信インターフェイス（１６、１８）によって、データ技術的に前記制御システム（１）への結合が可能である、電子手持ち型操作端末（９）と、
   前記手持ち型操作端末に設けられ、オペレータ（１１）によって操作可能な少なくとも１つの安全スイッチ要素（１５）であって、潜在的に安全を損なう可能性がる制御コマンド又は運動シーケンスを少なくとも終了させるために設けられている、安全スイッチ要素（１５）と、
   通常は閉成されている安全スイッチ回路（１９）であって、危険状態を予防するために中断され又は開放された状態へ動作可能であり、かつ、稼働している技術的設備（２）の潜在的に危険な運動又はシーケンスを停止するため、又は稼働している技術的設備（２）に安全な状態をもたらすために設けられている、安全スイッチ回路（１９）と、を備え、
   ケーブル接続された前記通信インターフェイス（１８）が、前記手持ち型操作端末（９）に設けられた接触型差し込みインターフェイス（２０）を有し、該差し込みインターフェイス（２０）は、前記手持ち型操作端末（９）に設けられた第１のカップリング部材（２１）と、該第１のカップリング部材（２１）に対して必要に応じて結合及び分離可能な第２のカップリング部材（２２）とを有し、該第２のカップリング部材（２２）は接続ケーブル（１７）に設けられている、制御システム（１）において、
   第２のカップリング部材（２２）に直接又は第２のカップリング部材（２２）のすぐ近傍において、接続ケーブル（１７）に又は接続ケーブル（１７）の中に、少なくとも１つの終端インジケータ要素（２７）が設けられ、該終端インジケータ要素（２７）が終端インジケータ要素検出手段（２８）によって電子的に検出可能であり、
   手持ち型操作端末検出手段（３１）が設けられ、該手持ち型操作端末検出手段（３１）は、前記制御システム（１）への前記手持ち型操作端末（９）の制御技術的結合の有無を検出するために設けられ、
   前記制御システム（１）は、前記手持ち型操作端末（９）の制御技術的結合を有する状態から有しない状態へ変化したことを検出し、かつ同時に、結合状態にない前記手持ち型操作端末（９）に対する前記接続ケーブル（１７）に設けられた前記終端インジケータ要素（２７）を検出した場合に、オペレータ（１１）によって、前記手持ち型操作端末（９）に設けられた前記接触型差し込みインターフェイス（２０）の分離が意識的に行われたことを認識し、
   それに続いて、結果として無効になった、分離された前記手持ち型操作端末（９）に設けられた前記安全スイッチ要素（１５）に対する代替として、該安全スイッチ要素（１５）の最後に有効だったスイッチ状態に、前記安全スイッチ回路（１９）を機能等価的に合わせ、又は前記手持ち型操作端末（９）を引き抜く経過において前記安全スイッチ回路（１９）をブリッジ接続するように設けられ、又は分離された前記手持ち型操作端末（９）に設けられた前記安全スイッチ要素（１５）が接続ケーブル（１７）を前記手持ち型操作端末（９）から引き抜く直前に、その操作されない状態又は休止状態にある限りにおいて、少なくとも１つの代替接点又は並列接点（３４、３４'）の切り替えを前記手持ち型操作端末（９）に設けられた前記安全スイッチ要素（１５）に提供している、ことを特徴とする制御システム。
2. 前記終端インジケータ要素検出手段（２８）が、該終端インジケータ要素（２７）を連続的、周期的又は事象に従って検出するために設けられ、
   前記手持ち型操作端末検出手段（３１）が前記手持ち型操作端末（９）の結合を認識するが、前記終端インジケータ要素検出手段（２８）が前記終端インジケータ要素（２７）の存在を検出できない場合に、前記制御システム（１）が障害報告を信号伝達するために設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記手持ち型操作端末検出手段（３１）によって前記手持ち型操作端末（９）の結合が検出され、前記終端インジケータ要素検出手段（２８）によって前記終端インジケータ要素（２７）が検出された場合に、前記制御システム（１）は、前記安全スイッチ回路（１９）に関してのブリッジ接続状態を直接終了させ、代わりにその時差し込まれている前記手持ち型操作端末（９）に設けられた少なくとも１つの前記安全スイッチ要素（１５）を前記制御システム（１）の安全スイッチ回路（１９）内へ直接結合するように設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記終端インジケータ要素（２７）が、電気的な接続フレーム（３０）又は接続ケーブル（１７）の２つの心線の間の、又はその代わりに接続ケーブル（１７）の１つの心線と電磁シールドとの間のオーム抵抗器によって構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御システム。
5. 前記終端インジケータ要素（２７）が、周波数に依存する特性、又は非線形の特性を有する少なくとも１つの電気的な構成部品によって、又は接続ケーブル（１７）の１つの心線又は電磁シールドに設けられた電気信号用の送信装置によって構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御システム。
6. 前記終端インジケータ要素（２７）が、前記第２のカップリング部材（２２）又は接続ケーブル（１７）と恒久的に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の制御システム。
7. 前記終端インジケータ要素（２７）は、前記接触型差し込みインターフェイス（２０）が分離され、かつ前記手持ち型操作端末（９）が接続ケーブル（１）から引き抜かれている場合でも検出可能又はアクティブである、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の制御システム。
8. 第２の差し込みインターフェイス（２３）は、必要に応じて工具なしで実施可能な、接続ケーブル（１７）のケーブルプラグ（２４）の差し込み及び抜き出しのために設けられている、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の制御システム。
9. カップリング状態検出手段（２６）が、第２の差し込みインターフェイス（２３）に設けられたケーブルプラグ（２４）の有無を検出するために設けられている、ことを特徴とする請求項８に記載の制御システム。
10. 前記制御システム（１）が、分散して配置された複数の制御装置（７）を有し、該制御装置が一次の制御課題を変換するために設けられ、
    複数の制御装置（７）から構造的に切り離され、少なくとも１つの制御装置（７）と導線接続された少なくとも１つの接続制御ユニット（３６）が、前記手持ち型操作端末（９）を前記制御システム（１）へ結合するために設けられている、ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の制御システム。
11. 前記終端インジケータ要素検出手段（２８）、前記手持ち型操作端末検出手段（３１）及びカップリング状態検出手段（２６）が、接続制御ユニット（３６）に実装されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
12. 前記手持ち型操作端末（９）が接続ケーブル（１７）によって制御システム（１）へ結合され、前記手持ち型操作端末（９）の少なくとも１つの前記安全スイッチ要素（１５）が前記安全スイッチ回路（１９）へ機能的に有効に結合されている場合に、前記手持ち型操作端末（９）は、潜在的に危険をもたらす制御コマンドを実施又は調節するために使用可能である、ことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の制御システム。
13. 前記手持ち型操作端末（９）がワイヤレスの前記通信インターフェイス（１６）のみによって前記制御システム（１）へ結合されている場合に、該制御システム（１）が前記手持ち型操作端末（９）の機能を、データ技術的な観察機能に、又は安全技術上重要でないパラメータ処理機能に限定する、ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の制御システム。
14. 前記制御システム（１）が、前記手持ち型操作端末（９）に設けられた少なくとも１つの前記安全スイッチ要素（１５）の機能有効性が存在することを、少なくとも１つの前記安全スイッチ要素（１５）の照明（３５）を作動させることによって知らせる、ことを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の制御システム。
15. 前記手持ち型操作端末（９）がワイヤレスの前記通信インターフェイス（１６）のみを介して前記制御システム（１）へ組み込まれている場合に、前記制御システム（１）は前記安全スイッチ要素（１５）の照明（３５）を非作動にするように構成されている、ことを特徴とする請求項１４に記載の制御システム。

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