JP7075670B2 - 差別化されたｃｐｕを有する安全スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、産業用電気装置の分野に適用され、機械又は工場へのアクセスを監視するように設計された差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチを特に対象とする。

既知なとおり、産業用機械又は工場、例えば、保護パネル、防壁、安全外周部などへのアクセスを監視するように設計されたスイッチは、アクセスの固定部に固定されるのに適したスイッチ装置と、可動部に固定されるようになされた駆動装置と、を備える。

既知なとおり、可動部が閉鎖されると、スイッチ装置と駆動装置との相互作用が判定されて、オペレータの特定の介入を必要とする状況でない限り、機械又は工場を始動させることができる。

対照的に、アクセスが開放されて、駆動装置がスイッチ装置から分離すると、安全な状態でアクセスさせるために、機械又は工場は即時に運転を停止する。

また、スイッチ装置には、すべての安全条件が遵守されていることが検証され、安全条件のうち一又は複数が遵守されない場合には機械又は工場を封鎖する電子制御手段も設けられる。

具体的には、例えばＥＰ２８５０６２８に記載されるように、制御手段は、アクセスの開放又は閉鎖と、システムの各種部分の正確な動作とに関する情報を受信するための各種通信バスに接続されたＣＰＵを備える。

ＥＰ２７４８９２６は、タグ／ＲＦＩＤ識別システムを有する電子式スイッチを開示しており、駆動装置は、識別コードを設けた遠隔信号を識別システムに送信することによって、スイッチ装置と通信する。

ＣＰＵは、このコードを受信し、受信したコードとメモリに記憶されたコードとを比較して、コードの一致が認識された場合のみ、システムの始動を許可する。

ＣＰＵはまた、安全条件に関連しない情報を扱う信号バスとのすべての通信も管理し、安全条件に関連しない機能のうちの１つにエラーが生じた場合でもシステムの運転を停止させる。

スイッチの安全性を高めるために、制御手段は通常、マスター／スレーブアーキテクチャに従って構成されるが、いずれにせよ冗長的に実質上同じ機能を実行する２つのＣＰＵを備える。

２つのＣＰＵは相互通信して、正確な動作が行われているか互いにチェックし、他方のＣＰＵの誤動作が生じた場合にシステムの停止を命令する。

これらの既知の解決策の主な欠点は、主に、ＣＰＵ、すなわち、２つの冗長ＣＰＵが、安全条件に関連する機能と安全条件に関連しない機能の両方を扱うという事実に起因する。

この側面が示唆するところでは、安全条件に関連しないＣＰＵのうちの一又は複数の機能を再構成する必要がある時点で、安全条件に関連する機能を管理するコンポーネントへの介入が行われるため、新たなコンポーネントの認証に進む必要が法律上定められており、その結果、コスト及び時間が増大する。

本発明の目的は、高効率及び高費用対効果という特徴を有する差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチを提供することによって、上記の欠点を克服することである。

特定の目的は、ＣＰＵの新たな認証に進む必要なく、安全条件に関連しない機能を再構成することができる差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチを実現することである。

別の目的は、安全条件を要求しない機能に関連するパラメータを修正するときでも安全チェックに割り当てられたＣＰＵを再プログラミングする必要を回避する差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチを提供することである。

以下より明確になるこれらの目的及び他の目的は、請求項１に係る、機械又は工場への安全アクセスを監視するのに適した差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチによって達成され、該スイッチは、制御対象のアクセスの固定部に対応付けられるようになされたスイッチ装置であって、開放／閉鎖のためにシステムの一又は複数の制御回路及び／又は点検回路に動作可能に接続されるようになされたスイッチ手段を有するスイッチ装置と、アクセスの可動部に対応付けられて、一又は複数の回路の開放／閉鎖のためにアクセスの開放／閉鎖時にスイッチ手段と相互作用する駆動装置と、スイッチ装置に対応付けられた制御手段であって、各自の通信バス（通信路）を介して制御回路及び／又は点検回路から入力信号を受信して、適切な動作について検証し、信号の非存在時又は非遵守の検出時にエラー信号を送信する、及び／又はシステムを停止するために、スイッチ手段を制御するようになされた制御手段と、を備える。

制御手段は、工場の安全機能に対応付けられた通信路に動作可能に接続された少なくとも１つの主ＣＰＵと、工場安全条件に関連しない点検回路に対応付けられた通信路にのみ動作可能に接続された少なくとも１つの補助ＣＰＵと、を備える。

この特徴の組み合わせにより、安全条件に関連しない一又は複数の補助機能を変更するため、例えば、ユーザの特定のニーズに適応させるためにスイッチを再構成する必要があるとき、安全制御に割り当てられた主ＣＰＵに介入する必要がない。

その結果、主ＣＰＵは、再プログラミングする必要がないため、再認証する必要がない。

同時に、セキュリティチェックを委ねられていない補助ＣＰＵは、再プログラミングの際に認証を必要とせず、コストと時間を節減することができる。

好適には、補助ＣＰＵは、監視された回路の動作に関連するデータを記憶するメモリ部を備え、システムが切断されたときに始動させることができる充電手段に接続されるアキュムレータ２２と対応付けることができる。

更に、充電手段は、上記補助ＣＰＵが上記メモリ部内の動作データを保存するのに十分なだけ上記アキュムレータを充電するようになされたダイオードを備えてもよい。

このように、スイッチが切断されるとき、補助ＣＰＵは、システムの正確な再始動を容易にするため、電源オフ時に制御される回路の状態に関する情報をバックアップし記憶するのに十分な時間を有する。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項により得られる。

本発明の追加の特徴および利点は、添付図面を参照して非限定的な例として示された、本発明に係る安全スイッチのいくつかの好適だが非排他的な実施形態に関する詳細な説明に鑑み、より自明になるであろう。

本発明のスイッチの斜視図である。 図１のスイッチの分解斜視図である。 本発明のスイッチの制御手段の概略図である。

添付図面は、概して、機械又は工場へのアクセスを監視するように設計された本発明による安全スイッチの好適だが非排他的な構造を示す。

図１に示すように、全体を１で示されるスイッチは、好適だが非排他的に、稼働中の機械又は工場への危険なアクセスを防止するように設計された防壁又は可動パネル型の防護物Ｐに適用されるように設計される。

既知なとおり、スイッチ１は、アクセスＡの開放要求時、即時又は適時に機械又は工場の動作に介入するために、アクセスＡにおいて防護物Ｐに適用されるように設計される。

アクセスＡの開放は、ヒンジ又はスライドのいずれのタイプであってもよく、特に限定なく、右又は左に開放される。

例示の構成では、スイッチ１は、電子式である、すなわち、より明確に後述するように、スイッチ部と駆動部との間に遠隔通信システムが設けられる。

しかしながら、図示しない他の構成によると、スイッチはまた、キーアクチュエータを用いて機械的又は電気機械的に作動させることができる。

最も基本的な形状では、スイッチ１は、制御対象のアクセスＡの固定部Ｆに固定されるようになされたスイッチ装置２と、アクセスＡの可動部Ｍに固定されるようになされた駆動装置３と、を備える。

スイッチ装置２及び駆動装置３とアクセスＡのＦ及びＭへの固定方法は既知のタイプであり、本発明の一部を成すものではないため、より詳細には後述しない。

スイッチ装置２は、スイッチ手段を収容するケース４を備え、該ケースは、図示しないがそれ自体既知な構造を有し、システムの主回路及び／又は点検及び非常回路への電力供給及び／又は制御のため、一又は複数の電気回路及び／又は電子回路に動作可能に接続されるように適合される。

スイッチ手段は、当該分野で一般的に使用されるものから選択することができ、特に限定なく、スイッチ１の機能に応じて変更され得る。

スイッチ手段の接続方法は、この種の製品にとって典型的なものから選択されるため、より詳細には後述しない。

ケースは、図２に示すように、それぞれの通信路を介して制御回路及び／又は点検回路から入力信号を受信し、正確な動作を検証するようになされた制御手段６を更に収容する。

このように、制御手段６は、通信路の一方からの通信信号の非存在時又は非遵守の検出時、スイッチ手段を制御してエラー信号を送信する、及び／又はシステムの運転停止を行うことができる。

図３は、制御手段６の好適だが非排他的な構造を概略的に示しており、同図から、工場の安全機能に対応付けられた通信路に動作可能に接続された主ＣＰＵ７と、工場の安全条件に関連しない点検回路に対応付けられた通信路にのみ動作可能に接続された補助ＣＰＵ８と、を備えることが分かる。

具体的には、主ＣＰＵ７は、アクセスＡの正しい閉鎖に関する情報を送信する通信路９と、スイッチ手段及び任意の可能な遮断／解除手段の正しい動作に関する情報を送信する通信路と、より詳細に後述するように、安全出力の制御路１０、１１と、に接続される。

次に、補助ＣＰＵ８は、信号灯１３やその他の補助装置１４など、誤動作が起こっても工場の安全な運転を脅かす可能性がない二次装置の動作に関連する情報を送信するようになされた通信路１２に関連付けられる。

好適には、主ＣＰＵ７は、非安全機能に対応付けられた通信路には接続されないため、プログラミングし直す必要がなく、同時に、二次ＣＰＵ８は、安全機能には対応付けられず、非安全機能のみに対応付けられるため、再プログラミング時、再度認証する必要がない。

いずれにせよ、補助ＣＰＵ８は、主ＣＰＵ７に接続されて、監視された点検回路に関連する情報を主ＣＰＵ７に送信する。

また、主ＣＰＵ７は、スイッチ１の全体の安全レベルを高めるために、エラー信号の補助ＣＰＵ８による送信後、システムの運転停止を実行するスイッチ手段を制御するように設計されてもよい。

安全上の理由により、制御手段６は、各自の安全機能が少なくとも部分的に重複し、マスター／スレーブアーキテクチャに応じて構成される２つの主ＣＰＵ７、１５を備える。

概して、補助ＣＰＵ８は、マスター機能を備えた主ＣＰＵ７のみに接続される。

２つの主ＣＰＵ７、１５は、システムの安全条件の個別チェックのため、各自の通信路９、１０、１１を介してシステムの制御回路に接続される。

更に、２つの主ＣＰＵ７、１５は、正確な動作の相互制御のために相互に接続される。

２つの主ＣＰＵ７、１５間及び主ＣＰＵとスイッチ手段との接続及び対話方法は本発明の範囲に含まれないため、詳述しない。

表示されるように、２つの主ＣＰＵ７、１５は、ＥＰ２７４８９２６に記載されるのと同じように動作することができる。

図面の構造によると、好適だが非排他的に、駆動装置３は、機械又は工場の一又は複数の回路の開放／閉鎖のため、アクセスＡの開放／閉鎖時にスイッチ手段と相互作用するように適合される。

具体的には、スイッチ１は、電子始動式である、すなわち、駆動装置３とスイッチ手段との相互作用は、駆動装置がスイッチ装置２によって予め決定された最低距離に達すると、アクセスＡが閉鎖され安全な状態に至るように、駆動装置３からスイッチ手段に送信される電子信号によって制御される。

このため、スイッチ装置２は、例えば、ＲＦＩＤ型のアンテナである受信機１６を収容しており、受信機はケース４に挿入され、可動駆動装置３がスイッチ装置２によって検出可能な最短距離にあるとき、可動駆動装置３に収容された図示しない送信機又はトランスポンダによって送信される遠隔制御信号又は存在信号を受信するように設計されている。

具体的には、機械又はシステムを始動させるために、トランスポンダには、受信機１６によって受信され、主ＣＰＵ７によって認識される識別コード付きのタグが提供される。

スイッチの高レベル又は低レベルの符号化のいずれを望むかに応じて、コードの認識は一意であっても一般的であってもよい。

このように検出される符号化信号は、記憶されたコードと比較し、受信した識別コードと、識別コードと記憶されたコードとの一致とを認識した際にシステムの始動を許可するため、主マスターＣＰＵ７に送信される。

その代わりに、スレーブＣＰＵ１５は、受信機１６からのクロック信号の分析を行う。

典型的には、この種のスイッチの場合、ケース４は、アクセスＡの遮断位置からスイッチ手段の開放に対応する解除位置まで移動して、スイッチ手段が開放されたときのみアクセスＡを開放させる解除機構１７も収容することができる。

具体的には、解除機構１７は、２つの係止位置と解除位置間を移動し、アクセスＡの開放信号の受信時、主ＣＰＵ７、１５によって制御される電磁石１９と対応付けられる解除ピン１８を備える。

特定の変形によると、非常制御装置として、解除機構に機械的に介入して、解除位置に向かうピンの併進を促進するようになされた、キノコ状押しボタン、キーセレクタ、又は類似の制御装置を設けることもできる。

主ＣＰＵ７、１５はそれぞれ、システムのオンオフの切換条件に関連する信号を補助ＣＰＵ８に送信するようになされた通信路２０を備える。

本発明の別の側面によると、補助ＣＰＵ８は、監視された回路の動作に関するデータを記憶するメモリ部２１を備える。

更に、補助ＣＰＵは、システムが切断されたときに始動させることができる充電手段２３に接続されるアキュムレータ２２とも対応付けられる。

例えば、アキュムレータ２２は、コンデンサであってもよく、充電手段２３は、補助ＣＰＵ８が切断信号の受信時にメモリ部２１内の動作データのバックアップを実行するのに十分なほどアキュムレータ２２を充電することができるダイオードを備えていてもよい。

上記の点から、本発明によるスイッチが、意図される目的、具体的には、安全に関連していない機能を再プログラミングした後でも、安全チェックに割り当てられたＣＰＵに新たな認証を発行する必要を回避するという目的を達成することは明らかである。

本発明によるスイッチは、多数の変更及び変形を受け入れることができ、それらはすべて添付の請求項に記載される発明の概念に含まれる。すべての詳細は他の技術的に等価な要素と置き換えてもよく、材料は、本発明の保護範囲から逸脱せずに、要件に合わせて異ならせてもよい。

特に添付図面を参照してスイッチについて説明したが、明細書及び請求項で使用される参照符号は、発明の理解を深めるために使用されており、請求される保護範囲を限定するものではない。

Claims (10)

1. 機械又は産業システムのセキュリティアクセスを制御するための差別化されたＣＰＵを備えた安全スイッチであって、
   制御対象アクセスの固定部に対応付けられるようになされたスイッチ装置（２）であって、開放／閉鎖のために前記システムの一又は複数の制御回路及び／又は点検回路に動作可能に接続されるようになされたスイッチ手段を有するスイッチ装置と、
   前記アクセスの可動部に対応付けられて、前記回路の一又は複数の開放／閉鎖のために、前記アクセスの開放／閉鎖時に前記スイッチ手段と相互作用する駆動装置（３）と、
   前記スイッチ装置（２）に対応付けられた制御手段（６）であって、各自の通信バスを介して前記制御回路及び／又は点検回路から入力信号を受信して、適切な動作について検証し、信号の非存在時又は非遵守の検出時にエラー信号を送信する、及び／又は前記システムを停止するために、前記スイッチ手段を制御するようになされた制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段（６）が、少なくとも、前記システムの安全機能に対応付けられた前記通信バス（９）と動作可能に接続された主ＣＰＵ（７）を備え、
   前記制御手段（６）が、前記システムの安全条件に関連していない点検回路と対応付けられた前記通信バス（１２）のみに動作可能に接続された少なくとも１つの補助ＣＰＵ（８）を備え、
   前記主ＣＰＵ（７）が、非安全機能に対応付けられた通信路には接続されていない、スイッチ。
2. 前記補助ＣＰＵ（８）が、前記主ＣＰＵ（７）に接続されて、前記監視された点検回路に関する情報を前記主ＣＰＵ（７）に送信する、請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記主ＣＰＵ（７）が、前記補助ＣＰＵ（８）によるエラー信号の送信後、前記システムを停止させるように前記スイッチ手段を制御するように適合されている、請求項２に記載のスイッチ。
4. 前記補助ＣＰＵ（８）が、前記監視された回路の動作に関連するデータを記憶するためのメモリ部（２１）を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のスイッチ。
5. 前記補助ＣＰＵ（８）が、前記システムの切断後、前記制御手段（６）によって始動される充電手段（２３）に接続されるアキュムレータ（２２）に対応付けられている、請求項４に記載のスイッチ。
6. 前記充電手段（２３）が、前記補助ＣＰＵ（８）が前記メモリ部（２１）でのバックアップを行うのに十分なだけ前記アキュムレータ（２２）を充電するようになされたダイオードを備える、請求項５に記載のスイッチ。
7. 前記制御手段（６）が、各自の安全機能が少なくとも部分的に重複し、正確な動作を相互に制御するために相互接続された２つの主ＣＰＵ（７、１５）を備え、前記主ＣＰＵ（７、１５）がマスター／スレーブスキームに応じて構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のスイッチ。
8. 前記主ＣＰＵ（７、１５）がそれぞれ、安全条件の個々の検証のために、各自の通信バスを介して前記システムの前記制御回路に接続されている、請求項７に記載のスイッチ。
9. 前記駆動装置（３）が、前記回路の一又は複数の開放／閉鎖のために、前記アクセス（Ａ）の開放／閉鎖時に前記スイッチ手段と遠隔で相互作用するようになされた駆動手段を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のスイッチ。
10. 前記駆動装置（３）が、識別コードを前記スイッチ手段に送信するようになされた送信機又はトランスポンダを備え、前記スイッチ手段が、前記信号を受信し、識別コードと記憶されたコードとを比較するために、前記識別コードを前記マスター主ＣＰＵ（７）に送信するようになされた受信機又はアンテナ（１６）に接続されており、前記マスター主ＣＰＵ（７）が、前記識別コードの認識後、前記システムの始動を許可するように適合されている、請求項９に記載のスイッチ。

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