DE10009707A1 - Sicherheitsschaltvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Eingangsschalter - Google Patents
Sicherheitsschaltvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten EingangsschalterInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltvorrichtung (10) mit einem ersten (12) und einem zweiten (14) Eingangsschalter, deren jeweilige Schaltstellungen redundant zueinander eine eingangsseitige Stellgröße (DELTAt) definieren. Die Sicherheitsschaltvorrichtung (10) weist ferner zumindest einen Ausgangsschaltkontakt (30a, 30b) auf, der in einem Ausgangskreis angeordnet ist. Des weiteren ist eine Auswerte- und Steuereinheit (26) vorhanden, die in Abhängigkeit von der definierten Stellgröße (DELTAt) den zumindest einen Ausgangsschaltkontakt (30a, 30b) ansteuert. Dabei sind Schaltkontakte des ersten (12) und des zweiten (14) Eingangsschalters hinsichtlich ihrer Schaltstellung über ein gemeinsames Stellglied (16) miteinander verkoppelt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte des ersten (12) und zweiten (14) Eingangsschalters räumlich in einer Ebene angeordnet sind (Fig. 1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltvor
richtung mit einem ersten und einem zweiten Eingangsschalter,
deren jeweilige Schaltstellungen redundant zueinander eine ein
gangsseitige Stellgröße definieren, mit zumindest einem Aus
gangsschaltkontakt, der in einem Ausgangskreis der Sicherheits
schaltvorrichtung angeordnet ist, und mit einer Auswerte- und
Steuereinheit, die in Abhängigkeit von der definierten Stell
größe den zumindest einen Ausgangsschaltkontakt ansteuert, wo
bei Schaltkontakte des ersten und des zweiten Eingangsschalters
hinsichtlich ihrer Schaltstellung über ein gemeinsames Stell
glied miteinander verkoppelt sind.
Eine derartige Sicherheitsschaltvorrichtung wird von der Anmel
derin der vorliegenden Erfindung unter der Typenbezeichnung
PNOZ XV2 vertrieben.
Zu den Sicherheitsschaltvorrichtungen im Sinne der vorliegenden
Erfindung gehören sowohl eigenständige Sicherheitsschaltgeräte
als auch komplexe Sicherheitssteuerungen, beispielsweise auf
der Basis einer sicheren PSS-Steuerung. Derartige Vorrichtungen
werden vor allem im industriellen Bereich verwendet, um Schalt
vorgänge auf sichere Art und Weise durchzuführen. "Sicher" be
deutet dabei in diesem Zusammenhang, daß die Vorrichtung zumin
dest die Kategorie 3 der europäischen Norm EN 954-1 erfüllt.
Beispielsweise werden derartige Vorrichtungen verwendet, um in
Reaktion auf die Betätigung eines Not-Aus-Tasters oder das Öff
nen einer Schutztür eine Maschinenanlage, von der eine Gefahr
ausgeht, stillzusetzen oder anderweitig in einen gefahrlosen
Zustand zu überführen. Da ein Versagen der Vorrichtung in einer
solchen Situation eine unmittelbare Gefährdung für Menschen
oder auch materielle Werte zur Folge hat, werden hinsichtlich
der Fehlersicherheit von Sicherheitsschaltvorrichtungen sehr
hohe Anforderungen gestellt. Dies führt zu einem hohen Aufwand
verbunden mit hohen Kosten bei der Entwicklung und Fertigung
von Sicherheitsschaltvorrichtungen.
Bei der bekannten Sicherheitsschaltvorrichtung ist die ein
gangsseitige Stellgröße eine Zeitkonstante, die eine Verzöge
rungszeit beim Abschalten bestimmt. Eine derartige Verzöge
rungszeit wird beispielsweise benötigt, um beim Abschalten ei
ner Maschinenanlage bewegliche Antriebe kontrolliert in eine
sichere Ruheposition verfahren zu können. Die Zeitkonstante
wird bei der bekannten Sicherheitsschaltvorrichtung mit Hilfe
von zwei zueinander redundanten Drehschaltern eingestellt, die
unter- bzw. hintereinander auf einer gemeinsamen Welle angeord
net sind. Dieser Aufbau ist weiter unten anhand Fig. 2 näher
erläutert.
Generell kann die einzustellende Stellgröße jedoch jeder für
eine Sicherheitsschaltvorrichtung relevante Eingangsparameter
sein.
Die bekannte Sicherheitsschaltvorrichtung erfüllt die sicher
heitstechnischen Anforderungen der Norm EN 954-1 insbesondere
deshalb, weil die beiden Eingangsschalter getrennt voneinander
jeweils die gewünschte Zeitkonstante definieren. Aufgrund der
sich ergebenden Redundanz kann ein Fehler bei einem der Schal
ter von der Auswerte- und Steuereinheit zuverlässig erkannt
werden. Nachteilig ist jedoch, daß die Fertigung der bekannten
Sicherheitsschaltvorrichtung einen hohen mechanischen Aufwand
erfordert, was mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist.
Darüber hinaus benötigt der Aufbau der bekannten Sicherheits
schaltvorrichtung vergleichsweise viel Platz, was eine Miniatu
risierung gattungsgemäßer Vorrichtungen verhindert oder zumin
dest erschwert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Si
cherheitsschaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzuge
ben, die bei gleichbleibend hohen Sicherheitsanforderungen ein
facher und raumsparender aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Sicherheits
schaltvorrichtung dadurch gelöst, daß die Schaltkontakte des
ersten und zweiten Eingangsschalters räumlich in einer Ebene
angeordnet sind.
Im Unterschied dazu befinden sich die Schaltkontakte der beiden
Eingangsschalter bei der bekannten Sicherheitsschaltvorrichtung
in zwei parallel zueinander versetzten Ebenen. Dies hat zur
Folge, daß die beiden Eingangsschalter in zwei getrennten Ar
beitsschritten in dem Gehäuse der Sicherheitsschaltvorrichtung
montiert werden müssen. Demgegenüber können die beiden Ein
gangsschalter bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltvor
richtung in einem einzigen Arbeitsschritt montiert werden.
Hierdurch vereinfacht sich die Montage, und die erfindungsgemä
ße Sicherheitsschaltvorrichtung kann kostengünstiger produziert
werden.
Darüber hinaus kann, wie nachfolgend anhand bevorzugter Ausge
staltungen der Erfindung gezeigt wird, der erforderliche Bau
raum für die beiden Eingangsschalter beträchtlich verkleinert
werden, so daß die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltvorrich
tung insgesamt kleinbauender realisiert werden kann. Bei alle
dem ist es jedoch trotzdem möglich, voneinander getrennte und
damit zueinander redundante Eingangsschalter zu verwenden. Die
geforderte Fehlersicherheit bleibt somit vollständig erhalten.
Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das
Stellglied ein gemeinsames Trägerelement, auf dem die Schalt
kontakte des ersten und zweiten Eingangsschalters räumlich ver
setzt zueinander angeordnet sind.
Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die Schaltkontakte der
beiden Eingangsschalter auf konstruktiv sehr einfache und damit
kostengünstige Art und Weise gekoppelt sind. Auf Kupplungen,
Getriebe oder andere Maßnahmen zur Übertragung einer Schaltbe
wegung von dem ersten Eingangsschalter auf den zweiten kann da
her verzichtet werden, ohne daß die Gefahr von unterschiedli
chen Bedienereinstellung besteht.
In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme
ist das gemeinsame Trägerelement rotatorisch verstellbar.
Alternativ hierzu ist es auch denkbar, das gemeinsame Träger
element translatorisch verstellbar zu gestalten. Die bevorzugte
Ausgestaltung besitzt demgegenüber vor allem dann einen Vor
teil, wenn die beiden Eingangsschalter Mehrstellungsschalter
sind, da die vorhandenen Schaltkontakte so raumsparender zuein
ander und damit kleinbauender angeordnet werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen
ist das gemeinsame Trägerelement eine Trägerscheibe, auf der
die Schaltkontakte des ersten und zweiten Eingangsschalters ra
dial versetzt zueinander angeordnet sind.
Aufgrund dieser Maßnahme können die beiden voneinander getrenn
ten Eingangsschalter besonders kleinbauend und raumsparend in
einem gemeinsamen mechanischen Aufbau integriert werden. Zudem
vereinfacht sich hierdurch auch die Montage der Eingangs
schalter in dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Sicherheits
schaltvorrichtung.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der erste
und zweite Eingangsschalter sowie das gemeinsame Stellglied von
einem gemeinsamen Schaltergehäuse umhäust.
Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die voneinander ge
trennten Eingangsschalter ein gemeinsames, in sich redundantes
Bauelement bilden, das auf sehr einfache und damit kostengün
stige Weise in der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltvorrich
tung montiert werden kann. Darüber hinaus wird die Fehlersi
cherheit noch weiter gesteigert, da die Gefahr einer Beschädi
gung der redundanten Schalteranordnung bei der Montage oder bei
einem späteren Eingriff in die Sicherheitsschaltvorrichtung re
duziert ist. Zudem ist die sicherheitsrelevante Schalter
anordnung auf diese Weise besonders gut gegenüber äußeren Um
welteinflüssen, wie beispielsweise Verschmutzung, geschützt.
Auch dies trägt zur Erhöhung der Fehlersicherheit bei.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalt
kontakte des ersten und zweiten Eingangsschalters Schleif
kontakte, die mit Hilfe des Stellgliedes über feststehende Kon
taktflächen bewegbar sind.
Diese Maßnahme ermöglicht einen besonders einfachen mechani
schen Aufbau, insbesondere wenn die Schaltkontakte auf einem
gemeinsamen Trägerelement als Stellglied angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme
sind die Kontaktflächen auf eine Platine aufgebrachte Leiter
bahnstrukturen.
Mit dieser Maßnahme sind die beiden Eingangsschalter auf feh
lersichere Art und Weise auch in sehr großen Stückzahlen zu
produzieren, was die Kosten für die beiden Eingangsschalter mi
nimiert. Gleichzeitig ist es dabei möglich, durch ein geeigne
tes Design der Leiterbahnstrukturen Schaltbahnen bereitzustel
len, die eine interne Schaltungslogik beinhalten. Infolgedessen
können auch komplizierte Schaltungsschemata auf einfache und
reproduzierbare Art und Weise realisiert werden. Zudem wird
durch die genannte Maßnahme die Fehlersicherheit nochmals ge
steigert, da Leiterbahnstrukturen im Betrieb der Vorrichtung
keinem oder allenfalls einem äußerst geringen Verschleiß unter
liegen, so daß ein nachträglich erst im Betrieb der Vorrichtung
auftretender Fehler weitgehend ausgeschlossen ist. Ebenso ist
die Gefahr nachträglich auftretender Quer- oder Kurzschlüsse
reduziert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der erste
und zweite Eingangsschalter jeweils Mehrstellungsschalter.
Diese Maßnahme ist besonders einfach in Kombination mit den zu
vor genannten Ausgestaltungen der Erfindung zu realisieren. Sie
besitzt den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Sicherheits
schaltvorrichtung vielfache Einstellmöglichkeiten erhält, wo
durch ihr Einsatzspektrum und ihre Adaptierbarkeit verbessert
werden. Infolge dessen lassen sich größere Stückzahlen produ
zieren, die eine Kostenreduktion zur Folge haben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen der erste
und zweite Eingangsschalter eingangsseitige und ausgangsseitige
Anschlußkontakte auf, die jeweils in einer Matrixstruktur zu
einander angeordnet sind.
Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die Anzahl der benötig
ten Anschlußkontakte für die beiden Eingangsschalter reduziert
werden kann, was ebenfalls eine Verkleinerung des erforderli
chen Bauraums ermöglicht. Darüber hinaus vereinfacht sich auch
hierdurch die Montage.
In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme
sind die eingangsseitigen Anschlußkontakte des ersten und des
zweiten Eingangsschalters miteinander verbunden.
Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der erforderlichen An
schlüsse für die beiden Eingangsschalter nochmals reduziert. So
ist es aufgrund dieser Maßnahme beispielsweise möglich, 16 zu
einander redundante Schaltstellungen, d. h. insgesamt 32 Schalt
stellungen, mit nur insgesamt 12 Anschlußkontakten bereitzu
stellen. Infolgedessen kann der Bauraum der erfindungsgemäßen
Anordnung nochmals reduziert und die Montage vereinfacht wer
den.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerte-
und Steuereinheit zweikanalig ausgebildet, wobei ein erster Ka
nal mit dem ersten Eingangsschalter und ein zweiter Kanal mit
dem zweiten Eingangsschalter verbunden ist.
Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß das Sicherheitsschalt
vorrichtung durchgängig redundant ausgelegt ist, wodurch eine
besonders hohe Fehlersicherheit erreichbar ist.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßen Sicher
heitsschaltvorrichtung in Form eines Sicherheits
schaltgerätes;
Fig. 2 ein Sicherheitsschaltgerät, wie es von der Anmelde
rin der vorliegenden Erfindung vertrieben wird, im
Querschnitt;
Fig. 3 das erfindungsgemäße Sicherheitsschaltgerät aus
Fig. 1 im Querschnitt;
Fig. 4 eine Eingangsschaltereinheit des Sicherheitsschalt
geräts aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV;
Fig. 5 die Eingangsschaltereinheit des Sicherheitsschalt
geräts aus Fig. 3 entlang der Linie V-V; und
Fig. 6 eine bevorzugte Matrixstruktur, in der eingangs
seitige und ausgangsseitige Schaltkontakte von zwei
zueinander redundanten Eingangsschaltern angeordnet
sind.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltvorrich
tung in Form eines Sicherheitsschaltgeräts in ihrer Gesamtheit
mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Das Sicherheitsschaltgerät 10 besitzt zwei zueinander redundan
te Eingangsschalter 12 und 14, die hinsichtlich ihrer Schalt
stellung über ein hier nur schematisch dargestelltes, gemeinsa
mes Stellglied 16 miteinander verkoppelt sind. Die Eingangs
schalter 12, 14 sind in identischer Weise in jeweils einen
Spannungsteiler eingebunden, der aus jeweils einem Widerstand
18a, 18b sowie jeweils einer Widerstandsgruppe 20a, 20b be
steht. Die Widerstandsgruppen 20a, 20b beinhalten im vorliegen
den Ausführungsbeispiel drei zueinander parallel angeordnete
Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten. Über den
beiden Spannungsteilern liegt eine Betriebsspannung, die im
vorliegenden Ausführungsbeispiel 24V beträgt. Die beiden Span
nungsteiler erzeugen in Abhängigkeit von der jeweiligen Schalt
stellung der Eingangsschalter 12, 14 ein Ausgangssignal, das
über jeweils einen weiteren Widerstand 22a, 22b einem Zeitglied
24a, 24b zugeführt ist. Die Zeitglieder 24a, 24b definieren
redundant zueinander und in Abhängigkeit von der jeweils erhal
tenen Spannung eine Zeitkonstante, die einer Auswerte- und
Steuereinheit 26 zugeführt ist. Die erhaltene Spannung hängt
dabei von der jeweiligen Schaltstellung der beiden Eingangs
schalter 12, 14 ab.
Die Auswerte- und Steuereinheit 26 ist in dem vorliegenden Aus
führungsbeispiel zweikanalig ausgebildet und weist in jedem Ka
nal einen Mikrocontroller 28a, 28b auf. Die Mikrocontroller
28a, 28b werten darüber hinaus hier nicht dargestellte, weitere
Eingangssignale aus, die beispielsweise von einem Not-Aus-
Taster oder einer Schutztür generiert werden. In Abhängigkeit
von diesen Eingangssignalen sowie den redundant zueinander de
finierten Zeitkonstanten steuern die Mikrocontroller 28a, 28b
jeweils Ausgangsschaltkontakte 30a, 30b an. Die Ausgangsschalt
kontakte 30a, 30b sind seriell zueinander in einem Stromversor
gungspfad einer Maschinenanlage 32 angeordnet.
Das gesamte Sicherheitsschaltgerät 10 ist in einem Gehäuse 34
untergebracht, das in an sich bekannter Weise Anschlußklemmen
36 zum Anschließen der Stromversorgung sowie der Maschinen
anlage 32 aufweist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der weiteren Figuren be
zeichnen gleiche Bezugsziffern dieselben Elemente wie in
Fig. 1.
In Fig. 2 ist ein gattungsgemäßes Sicherheitsschaltgerät, wie
es von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung vertrieben
wird, in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet.
Das Gehäuse 34 des Sicherheitsschaltgeräts 40 läßt in der vor
liegenden Querschnittsdarstellung eine Frontseite 42 sowie zwei
Seitenwände 44, 46 erkennen. Im Inneren des Gehäuses 34 sind
entlang der beiden Seitenwände 44, 46 jeweils Bauelementeträger
in Form von sogenannten Platinen 48, 50 angeordnet. Beispiel
haft sind auf der Platine 48 einzelne Bauelemente mit den Be
zugsziffern 52 und 54 bezeichnet. Ebenfalls beispielhaft ist
auf der Platine 50 das vergleichsweise große Gehäuse eines Re
lais 56 dargestellt, das die Ausgangsschaltkontakte 30a, 30b
beinhaltet.
Mit den Bezugsziffern 58 und 60 sind zwei weitere Platinen be
zeichnet, die parallel zu der Frontseite 42 und parallel zuein
ander zwischen den Platinen 48 und 50 befestigt sind. Neben
weiteren Bauelementen 52, 54 befinden sich auf diesen beiden
Platinen die Eingangsschalter 12 und 14. Dabei handelt es sich
hier um Drehschalter, die unter- bzw. hintereinander auf einer
gemeinsamen Welle 62 befestigt sind. Die Welle 62 tritt an der
Frontseite 42 des Gehäuses 34 nach außen und ist dort mit einem
Drehknopf 64 verbunden. Die Welle 62 bildet somit ein gemeinsa
mes Stellglied für die beiden Eingangsschalter 12 und 14. Dabei
sind die Schaltkontakte der beiden Eingangsschalter 12 und 14,
wie anhand der Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, in unter
schiedlichen, parallel zueinander versetzten Ebenen 66, 68 an
geordnet.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, unterscheidet sich das erfin
dungsgemäße Sicherheitsschaltgerät 10 von dem bekannten Sicher
heitsschaltgerät 40 unter anderem dadurch, daß auf die beiden
parallel zur Frontseite 42 angeordneten Platinen 58, 60 ver
zichtet werden kann. Statt dessen befinden sich die beiden Ein
gangsschalter 12 und 14 bei diesem Ausführungsbeispiel in einer
gemeinsamen Eingangsschaltereinheit 70, deren Aufbau nachfol
gend anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert wird. Die Ein
gangsschaltereinheit 70 ist über Kontaktstifte 72 mit der Pla
tine 48 verbunden. Diese Anordnung gibt jedoch nur ein mögli
ches Ausführungsbeispiel wider.
In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Eingangsschal
tereinheit 70 auch über eine parallel zur Frontseite 42 ange
ordnete Platine 58 kontaktiert sein. Im Unterschied zu dem be
kannten Sicherheitsschaltgerät 40 ist eine derartige Platine 58
sowie eine parallel dazu angeordnete zweite Platine 60 hier je
doch nicht unbedingt erforderlich.
Gemäß den Fig. 4 und 5 weist die Eingangsschaltereinheit 70
ein Schaltergehäuse 74 auf, in dem die mechanischen Betäti
gungsteile untergebracht sind. Das Schaltergehäuse 74 ist auf
einer Platine 76 angeordnet. Die Platine 76 weist auf ihrer dem
Schaltergehäuse 74 zugewandten Seite mehrere entlang von Kreis
bahnen verlaufende Leiterbahnen 78, 80, 82, 84 auf. Jede der
Leiterbahnen 78 bis 84 ist mit jeweils einem Kontaktstift 72
verbunden, wobei die Verbindungen für die Leiterbahnen 82 und
84 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Rückseite
der Platine 76 ausgeführt sind, was durch die gepunktete Linie
dargestellt ist.
In dem Schaltergehäuse 74 der Eingangsschaltereinheit 70 ist
eine kreisförmige Trägerscheibe 86 angeordnet, die in Richtung
des Pfeils 88 drehbar ist. Die Betätigung der Trägerscheibe 86
erfolgt wahlweise durch einen von zwei Tastern 90, 92, die je
weils tangential und parallel zueinander entlang zweier Seiten
wände des Schaltergehäuses 74 angeordnet sind. Auf der der Pla
tine 76 abgewandten Seite weist die Trägerscheibe 86 eine
sternförmige Struktur 94 auf, in die Nocken 96, 98 der beiden
Taster 90, 92 eingreifen können. An ihrem in Fig. 4 unten lie
genden Ende sind die Taster 90, 92 mit Federn 100, 102 gegen
die Rückwand des Schaltergehäuses 74 abgestützt. Die Betätigung
eines der beiden Taster 90, 92 hat somit zur Folge, daß die
Trägerscheibe 86 um jeweils einen Zahn der sternförmigen Struk
tur 94 in Richtung des Pfeils 88 gedreht wird.
Der mechanische Aufbau derartiger Schalter ist an sich bekannt.
Beispielsweise wird ein mechanisch vergleichbarer Schalter un
ter der Bezeichnung "Zweitast-Kodierschalter" von der Firma
Fritz Hartmann Gerätebau GmbH & Co. KG in 91083 Baiersdorf,
Deutschland, vertrieben.
Im Unterschied zu diesen bekannten Zweitast-Kodierschaltern be
finden sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der der
Platine 76 zugewandten Seite der Trägerscheibe 86 jedoch zwei
voneinander getrennte Schleifkontaktpaare 104 und 106, die ra
dial versetzt zueinander angeordnet sind. Das Schleifkontakt
paar 104 wirkt dabei mit den Leiterbahnen 78 und 80 zusammen,
während das Schleifkontaktpaar 106 mit den Leiterbahnen 82 und
84 zusammenwirkt. Befindet sich das Schleifkontaktpaar 104 in
einem Winkelbereich oberhalb der Diagonalen 108 gemäß Fig. 5,
stellt es eine leitfähige Verbindung zwischen den ansonsten
galvanisch getrennten Leiterbahnen 78 und 80 her. In diesem
Fall ist der Eingangsschalter 12 zwischen den Kontaktstiften 72
und 73 geschlossen.
Befindet sich das Schleifkontaktpaar 104 demgegenüber in einer
Winkelposition, die unterhalb der Diagonalen 108 gemäß Fig. 5
liegt, besteht keine leitfähige Verbindung zwischen den Leiter
bahnen 78 und 80, so daß der Schalter zwischen den Kontakt
stiften 72 und 73 geöffnet ist.
Gleiches gilt in identischer Weise für das Schleifkontaktpaar
106, das mit den Leiterbahnen 82 und 84 zusammenwirkt. Die Lei
terbahnen 78 bis 84 sind dabei auf der Platine 76 derart zuein
ander angeordnet, daß die hierdurch realisierten Eingangsschalter
12 und 14 jeweils zeitgleich und redundant zueinander
schalten.
Wie leicht nachzuvollziehen ist, ergibt sich die Schaltlogik
der Eingangsschaltereinheit 70 vor allem aus der Anordnung der
Leiterbahnen 78 bis 84 auf der Platine 76. Das vorliegende Aus
führungsbeispiel ist dabei zur Erläuterung der Erfindung bewußt
einfach gewählt. Es versteht sich jedoch, daß durch eine geeig
nete Wahl der Leiterbahnenstruktur auch redundante Mehrstel
lungsschalter realisierbar sind.
Die Eingangsschaltereinheit 70 ist ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Sicherheits
schaltgerät 10. Wie anhand Fig. 3 zu erkennen ist, liegen die
Schleifkontaktpaare 104, 106 sowie die Leiterbahnstrukturen 78
bis 84, d. h. sämtliche Schaltkontakte der beiden Eingangs
schalter 12 und 14, dabei innerhalb einer gemeinsamen Ebene
110. Die Verwendung eines Zweitast-Schalters der gezeigten Art
ist dabei für die Realisierung der Erfindung jedoch nicht unbe
dingt erforderlich. In alternativen Ausführungsbeispielen der
Erfindung kann die Trägerscheibe 86 beispielsweise auch über
eine Welle 62 sowie einen Drehknopf 64 verstellt werden, wie
dies von dem Sicherheitsschaltgerät 40 bekannt ist.
Bei Verwendung von Mehrstellungsschaltern für die Eingangs
schalter 12 und 14 erhöht sich die Anzahl der erforderlichen
Kontaktstifte grundsätzlich doppelt so stark wie die Anzahl der
gewünschten Schaltstellungen. Hinzu kommt der Faktor zwei für
die redundante Auslegung des Sicherheitsschaltgeräts 10. Bei 16
gewünschten Schaltstellungen wären somit an sich 64 Kontakt
stifte bzw. entsprechende Anschlußmöglichkeiten erforderlich.
Diese Anzahl läßt sich durch eine geeignete Codierung der
Schaltstellungen mit Hilfe einer Matrixstruktur reduzieren.
Fig. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Matrix
struktur 120 für die Eingangsschalter 12 und 14. Die Matrix
struktur 120 weist dabei vier Anschlußkontakte 122 auf, die
parallel Schaltkontakten 124, 126 der beiden Eingangsschalter
12 und 14 zugeführt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die einander zugeordneten Schaltkontakte 124, 126 um je
weils einen Schritt zueinander verschoben, d. h. es ist hier der
in Fig. 6 oberste Schaltkontakt 124 des Eingangsschalters 12
mit dem in Fig. 6 zweit-obersten Schaltkontakt 126 des Ein
gangsschalters 14 verbunden. Alternativ hierzu können die
Schaltkontakte 124, 126 der beiden Eingangsschalter 12 und 14
jedoch auch um andere Schrittweiten verschoben miteinander ver
bunden werden. Dabei ist auch eine Schrittweite von Null, d. h.
eine spiegelbildliche Zuordnung der Schaltkontakte 124, 126 zu
einander möglich.
Die ausgangsseitigen Schaltkontakte 132, 134 der beiden Ein
gangsschalter 12 und 14 sind getrennt voneinander auf ausgangs
seitige Anschlußkontakte 136, 138 geführt. Aufgrund der Ma
trixanordnung läßt sich dabei durch Vergleich bzw. Auswertung
der Signale an den eingangsseitigen Anschlußkontakten 122 und
den ausgangsseitigen Anschlußkontakten 136, 138 die jeweils ak
tuelle Schaltstellung der Eingangsschalter 12 und 14 bestimmen.
Mit der gezeigten Matrixstruktur 120 ist dabei aufgrund der ge
meinsamen eingangsseitigen Anschlußkontakte 122 und der ge
trennten ausgangsseitigen Anschlußkontakte 132, 134 eine feh
lersichere Auswertung mit einer minimalen Anzahl von Anschluß
kontakten möglich.
Claims (11)
1. Sicherheitsschaltvorrichtung mit einem ersten (12) und ei
nem zweiten (12) Eingangsschalter, deren jeweilige Schalt
stellungen redundant zueinander eine eingangsseitige
Stellgröße (Δt) definieren, mit zumindest einem Ausgangs
schaltkontakt (30a, 30b), der in einem Ausgangskreis der
Sicherheitsschaltvorrichtung (10) angeordnet ist, und mit
einer Auswerte- und Steuereinheit (26), die in Abhängig
keit von der definierten Stellgröße (Δt) den zumindest ei
nen Ausgangsschaltkontakt (30a, 30b) ansteuert, wobei
Schaltkontakte (104, 106) des ersten (12) und des zweiten
(14) Eingangsschalters hinsichtlich ihrer Schaltstellung
über ein gemeinsames Stellglied (16) miteinander verkop
pelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte
(104, 106) des ersten (12) und zweiten (14) Eingangsschal
ters räumlich in einer Ebene (110) angeordnet sind.
2. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Stellglied (16) ein gemeinsames Trä
gerelement (86) beinhaltet, auf dem die Schaltkontakte
(104, 106) des ersten (12) und zweiten (14) Eingangsschal
ters räumlich versetzt zueinander angeordnet sind.
3. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das gemeinsame Trägerelement (86) rota
torisch verstellbar ist.
4. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Trägerelement
(86) eine Trägerscheibe ist, auf der die Schaltkontakte
(104, 106) des ersten (12) und zweiten (14) Eingangsschal
ters radial versetzt zueinander angeordnet sind.
5. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12) und
zweite (14) Eingangsschalter sowie das gemeinsame Stell
glied (16) von einem gemeinsamen Schaltergehäuse (74) um
häust sind.
6. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte
(104, 106) des ersten (12) und zweiten (14) Eingangsschal
ters Schleifkontakte sind, die mit Hilfe des Stellgliedes
(16) über feststehende Kontaktflächen (78, 80, 82, 84) be
wegbar sind.
7. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kontaktflächen (78, 80, 82, 84) auf
eine Platine (76) aufgebrachte Leiterbahnstrukturen sind.
8. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12) und
zweite (14) Eingangsschalter jeweils Mehrstellungsschalter
sind.
9. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12) und
zweite (14) Eingangsschalter eingangsseitige (122) und
ausgangsseitige (136, 138) Anschlußkontakte aufweisen, die
jeweils in einer Matrixstruktur zueinander angeordnet
sind.
10. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die eingangsseitigen Anschlußkontakte
(122) des ersten (12) und des zweiten (14) Eingangsschal
ters miteinander verbunden sind.
11. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und
Steuereinheit (26) zweikanalig ausgebildet ist, wobei ein
erster Kanal (28a) mit dem ersten Eingangsschalter (12)
und ein zweiter Kanal (28b) mit dem zweiten Eingangsschal
ter (14) verbunden ist.
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