DE10142737B4

DE10142737B4 - Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen

Info

Publication number: DE10142737B4
Application number: DE2001142737
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ehrlich
Original assignee: Pilz GmbH and Co KG
Current assignee: Pilz GmbH and Co KG
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: WO2003022025A1; DE10142737A1

Abstract

Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen, mit einem Bauelementeträger (12), auf dem zumindest ein elektronisches Bauelement (14, 16, 18, 20) angeordnet ist, und mit einer metallischen Abschirmung, die das elektronische Bauelement (14, 16, 18, 20) zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest teilweise umgibt, wobei die Abschirmung ein Flachbandkabel (30, 32; 62) mit einer Vielzahl von parallelen Adern (38) beinhaltet, und wobei das Flachbandkabel (30, 32; 62) an zumindest einer Seite des elektronischen Bauelements (14, 16, 18, 20) verläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen.

Derartige Sicherheitsschaltgeräte sind aufgrund ihrer Verwendung in industriellen Produktionsumgebungen hinreichend bekannt. Beispielsweise ist ein solches Sicherheitsschaltgerät in der DE 197 07 241 C2 beschrieben. Die Sicherheitsschaltgeräte dienen vor allem dazu, industrielle Anlagen oder industrielle Prozesse in Abhängigkeit von definierten Eingangssignalen fehlersicher abzuschalten. Eingangsgrößen können dabei Maschinen- oder Prozeßparameter sein. Darüber hinaus stammen die Eingangssignale häufig von Schutzgittern, Abdeckhauben, Notaus-Schaltern, Lichtschranken und dgl.

Die wesentliche Aufgabe des Sicherheitsschaltgerätes ist es, die definierten Eingangssignale auszuwerten und in Abhängigkeit davon die Maschine oder den Prozeß stillzusetzen, wobei dies mit einer außerordentlich hohen Zuverlässigkeit erfolgen muß. Andernfalls sind die Gesundheit und das Leben, beispielsweise von Bedienpersonen, gefährdet. Die Sicherheitsschaltgeräte werden daher mit z.T. aufwendigen Maßnahmen eigenfehlersicher gemacht, und sie benötigen vor ihrer Inbetriebnahme eine Zulassung von seiten zuständiger Aufsichtsbehörden, wie beispielsweise in Deutschland den Berufsgenossenschaften. Diese prüfen die Eigenfehlersicherheit der Gerät anhand einschlägiger Normen, wie beispielsweise der europäischen Norm EN 954-1. Sicherheitsschaltgeräte im Sinne der vorliegenden Erfindung sind daher nur solche Geräte, die zumindest die Kategorie 3 der genannten Norm oder einen vergleichbaren Sicherheitsstandard erfüllen. Innerhalb dieser Gruppe ist die Erfindung jedoch nicht auf einzelne Geräte beschränkt, so daß beispielsweise fehlersichere Drehzahlwächter oder auch komplexe fehlersichere Steuerungen von dem hier gewählten Begriff "Sicherheitsschaltgerät" ebenso erfaßt werden.

Aufgrund der geforderten Eigenfehlersicherheit werden Sicherheitsschaltgeräte bis heute vielfach in "konventioneller" Technik, insbesondere unter Verwendung von Relais, aufgebaut. Elektronische Bauelemente und insbesondere hochintegrierte elektronische Schaltungen (ICs) finden erst seit der jüngeren Vergangenheit zunehmende Verwendung. Im Vergleich zu diesen "moder nen" Bauelementen sind die klassischen diskreten Bauelemente und insbesondere Relais sehr robust, und zwar vor allem gegenüber externen, unbekannten elektromagnetischen Störstrahlungen. Durch die wünschenswerte Verwendung hochintegrierter Schaltungen einerseits und die zunehmende Anzahl von Störquellen, wie beispielsweise Mobilfunktgeräten, andererseits nimmt jedoch die Empfindlichkeit der Sicherheitsschaltgeräte gegenüber Störstrahlungen zu. Die sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sinkt. Dies hat zur Folge, daß Sicherheitsschaltgeräte gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen zukünftig zusätzlich abgeschirmt werden müssen, und zwar nicht zuletzt, um undefinierte Fehlerquellen im Hinblick auf die Funktionssicherheit der Geräte auszuschließen. Methoden zur Abschirmung von elektronischen Geräten sind dabei an sich bekannt.

Eine wirksame Methode besteht darin, das gesamte Gerät oder zumindest die empfindlichen Schaltungsbestandteile mit metallischen Gehäusen zu umgeben. Hierdurch wird ein Faraday'scher oder ein galvanischer Käfig geschaffen, der äußere elektromagnetische Störstrahlungen von den im Inneren angeordneten Bauelementen fernhält. Umgekehrt kann ein solches Metallgehäuse auch dazu dienen, strahlende Bauelemente soweit abzuschirmen, daß die Strahlung nicht ungehindert "nach außen" dringen kann.

Eine Möglichkeit besteht darin, das gesamte Gerätegehäuse der Sicherheitsschaltgeräte aus Metall zu fertigen, was jedoch teuer ist. Billige Kunststoffgehäuse besitzen leider keine Abschirmwirkung. Darüber hinaus ist es bekannt, innerhalb der Gerätegehäuse empfindliche Schaltungsbestandteile mit separaten metallischen Gehäusen zu umgeben. Je nach den abzuschirmenden Frequenzen können anstelle massiver Gehäuse auch metallische Gitter verwendet werden, wie dies beispielsweise in der DE 195 24 930 C2 beschrieben ist. Eine weitere Möglichkeit zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen ist, die Wände von Kunststoffgehäusen mit leitfähigen Lacken zu versehen. Alle bekannten Maßnahmen bedeuten jedoch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand, der bei Sicherheitsschaltgeräten in "herkömmlicher" Technik bislang nicht oder nur ausgesprochen selten notwendig war. Der zusätzliche Aufwand schlägt sich natürlich auch in den Produktionskosten nieder, wodurch die Vorteile, die durch die Verwendung von hochintegrierten Schaltungen grundsätzlich gegeben sind, teilweise wieder zunichte gemacht werden.

In der DE 195 27 974 C2 wird zur magnetischen Abschirmung von elektrischen Einrichtungen, wie beispielsweise Transformatoren in einer Niederspannungsverteilung, vorgeschlagen, Streifen aus kornorientiertem Transformatorenblech zu verwenden, die mit Zwischenräumen zueinander um den Transformator und/oder um einen an diesen angeschlossenen Kabelstrang gewickelt sind. Um den Faktor, um den das unerwünschte magnetische Feld abgeschirmt wird, zu vergrößern, wird vorgeschlagen, mehrere derartige Streifen übereinander zu verwenden. Die Breite der Streifen beträgt beispielsweise 100 mm und die Stärke liegt bei jeweils ca. 0,35 mm.

Aus EP 0 300 872 B2 ist es bekannt, ein Flachbandkabel einerseits zur Datenübertragung und andererseits aufgrund einer besonderen Anbringung innerhalb eines Gerätes als Drosselspule zu verwenden. Maßnahmen zur Abschirmung empfindlicher Bauelemente gegen elektromagnetische Störstrahlungen sind hier jedoch nicht diskutiert.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitsschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das bei geringem zusätzlichem Herstellungsaufwand eine wirksame Abschirmung der empfindlichen Bauelemente gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen aufweist. Die Wirksamkeit der Abschirmung muß sich dabei in erster Linie an den sicherheitstechnischen Anforderungen, d.h. an den Anforderungen hinsichtlich der Eigenfehlersicherheit messen lassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Sicherheitsschaltgerät gelöst, mit einem Bauelementeträger, auf dem zumindest ein elektronisches Bauelement angeordnet ist, und mit einer metallischen Abschirmung, die das elektronische Bauelement zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest teilweise umgibt, wobei die Abschirmung ein Flachbandkabel mit einer Vielzahl von parallelen Adern beinhaltet, und wobei das Flachbandkabel an zumindest einer Seite des elektronischen Bauelements verläuft.

Die Aufgabe wird ferner ganz allgemein dadurch gelöst, daß bei einem Sicherheitsschaltgerät zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest ein Flachbandkabel verwendet wird.

Flachbandkabel, z.T. auch als Bandleitungen bezeichnet, sind im Stand der Technik als Mittel zum Verbinden von elektrischen Baugruppen hinreichend bekannt. Beispielsweise finden Flachbandkabel weitreichende Verwendung zum elektrischen Verbinden der einzelnen Baugruppen innerhalb von Personal Computersystemen (PCs). Die Flachbandkabel bestehen dabei aus einer Vielzahl von Adern, die gegeneinander isoliert und parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich ein breites, flaches Leiterbündel ergibt. Derartige Flachbandkabel werden von zahlreichen Herstellern und in verschiedenen spezifischen Formen vertrieben. Handelsübliche Flachbandkabel sind beispielsweise das Flachkabel System 720, das von der Firma Eberhard Köpf GmbH in 63920 Großheubach, Deutschland, vertrieben wird. Ein anderer bekannter Hersteller ist die Firma Amphenol, die handelsübliche Kabel unter den Typenbezeichnungen UL-Style 2651 oder UL-Style 2697 vertreibt.

Grundlage der vorliegenden Erfindung ist die überraschende Erkenntnis, daß derartige, handelsübliche Flachbandkabel eine ausreichende Abschirmung der elektronischen Bauelemente von modernen Sicherheitsschaltgeräten gewährleisten können. Dies gilt zumindest für Flachbandkabel der zuvor genannten Typen und allgemeiner für Flachbandkabel, die zumindest ein Rastermaß von bis zu 7 mm aufweisen. Da die genannten handelsüblichen Flachbandkabel als Massenprodukte sehr kostengünstig erhältlich sind, kann auf der Grundlage der überraschenden Erkenntnis durch die Verwendung der Kabel ein kostengünstiges, geschirmtes Sicherheitsschaltgerät realisiert werden.

Die Verwendung von Flachbandkabeln zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen in Sicherheitsschaltgeräten besitzt dabei eine Reihe von Vorteilen. Zum einen sind Flachbandkabel als Massenprodukte leicht verfügbar und äußerst preisgünstig. Darüber hinaus sind sie ohne Schwierigkeiten formbar, so daß die Abschirmung sehr einfach an die vorhandenen Bedürfnisse und den zur Verfügung stehenden Bauraum angepaßt werden kann. Infolgedessen ist auch eine nachträgliche Abschirmung an einzelnen Stellen einer größeren Schaltung einfach möglich. Darüber hinaus sind Flachbandkabel leicht zu konfektionieren, und sie können somit auch in großen Stückzahlen auf einfache Weise in den Produktionsvorgang integriert werden. Nicht zuletzt kann mit Hilfe von Flachbandkabeln eine gewichtsmäßig sehr leichte Abschirmung erreicht werden, wohingegen beispielsweise die Verwendung von bekannten Schirmblechen das Gewicht der Sicherheitsschaltgeräte spürbar erhöht.

Insgesamt hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung von Flachbandkabeln zum Abschirmen der elektronischen Bauelemente die Funktionssicherheit bei Sicherheitsschaltgeräten erheblich gesteigert werden kann, ohne die Produktionskosten wesentlich zu erhöhen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Adern des Flachbandkabels elektrisch mit einem konstanten Potential verbunden. Diese Maßnahme unterscheidet sich deutlich von der üblichen Verwendung von Flachbandkabeln, über die in der Regel Signale mit wechselnden Potential übertragen werden. Dadurch daß die Adern, bevorzugt sämtliche Adern des Flachbandkabels, mit einem konstanten Potential verbunden sind, wird die Wirksamkeit der Abschirmung verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das konstante Potential ein Massepotential.

Durch diese Maßnahme wird die Wirksamkeit der Abschirmung noch weiter verbessert, da sämtliche einstrahlenden Signale über das Flachbandkabel "kurzgeschlossen" werden. Störsignale werden somit gegen Masse abgeleitet.

In einer weiteren Ausgestaltung ist ein erstes Ende der Adern an dem Bauelementeträger befestigt. Das erste Ende kann festgeklemmt oder mit Hilfe an sich bekannter Stecker angesteckt sein. Derartige Verbindungen haben den Vorteil, daß das Flachbandkabel einfach wieder gelöst werden kann. Darüber hinaus ist es zumindest für manche Anwendungen bevorzugt, wenn das erste Ende der Adern an dem Bauelementeträger verlötet ist. Dies ist nämlich äußerst kostengünstig möglich. Unabhängig von der Art der Befestigung besitzt die Maßnahme den Vorteil, daß das Flachbandkabel in Bezug zu den zu schützenden elektronischen Bauelementen fixiert ist. Hierdurch wird die Robustheit der Abschirmung und dadurch die Funktionssicherheit des Sicherheitsschaltgerätes erhöht.

In einer weiteren Ausgestaltung liegt ein zweites Ende der Adern lose. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft in Kombination mit der zuvor genannten Maßnahme, da hierdurch das abschirmende Flachbandkabel einerseits fixiert ist, während die zu schützenden Bauelemente andererseits einfach zugänglich bleiben. Bei einer Reparaturmaßnahme kann das lose zweite Ende einfach zur Seite geklappt werden, so daß die abgeschirmten Bauelemente zugänglich sind. Darüber hinaus lassen sich auch etwaige Kalibrierarbeiten bei der Herstellung des Sicherheitsgerätes sehr einfach und damit kostengünstig durchführen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Ende vollständig isoliert.

Grundsätzlich ist es auch möglich, das verwendete Flachbandkabel an dem zweiten Ende einfach nur abzulängen, so daß die einzelnen Adern am Ende des Flachbandkabels offen sind. Je nach Anordnung des Flachbandkabels innerhalb des Sicherheitsschaltgerätes besteht jedoch unter Umständen die Gefahr von ungewollten Kontakten, Kurzschlüssen und dgl. Derartige Risiken werden durch eine vollständige Isolierung der Adern am zweiten Ende des Flachbandkabels beseitigt.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Sicherheitsschaltgerät ein Gerätegehäuse mit einer Gehäusewand auf, wobei die Gehäusewand das zweite Ende in einer gewünschten Position hält.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Minimierung von Produktionskosten, da das zur Abschirmung verwendete Flachbandkabel so bei der Montage des Bauelementeträgers in dem Gerätegehäuse in die gewünschte Position gebracht wird. Zusätzliche Fixierungen oder spezielle Montageschritte können daher reduziert werden oder sogar ganz entfallen. Die Maßnahme ermöglicht somit eine besonders kostengünstige Produktion.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Bauelementeträger eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite auf, wobei das elektronische Bauelement auf der ersten Seite angeordnet ist und wobei die zweite Seite eine flächige Metallisierung besitzt.

In dieser Ausgestaltung trägt die flächige Metallisierung, die beispielsweise eine an sich bekannte Kupfer-Kaschierung des Bauelementeträgers sein kann, zur Abschirmung des elektronischen Bauelements bei. Die Maßnahme ermöglicht eine nochmalige Senkung der Produktionskosten, da die entsprechende Seite des elektronischen Bauelements nicht mehr anderweitig abgeschirmt werden muß.

In einer weiteren Ausgestaltung umgibt das Flachbandkabel das elektronische Bauelement auf der ersten Seite des Bauelementeträgers.

Diese Maßnahme knüpft an die zuvor genannte Ausgestaltung an. Insgesamt ergibt sich dabei eine sehr einfache und produktionstechnisch günstige "Umhäusung" des elektronischen Bauelements mit abschirmenden Komponenten.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Adern des Flachbandkabels mit der flächigen Metallisierung elektrisch leitfähig verbunden.

Durch diese Maßnahme wird die Wirksamkeit der Abschirmung weiter erhöht, da die Adern des Flachbandkabels gemeinsam mit der flächigen Matallisierung einen geschlossenen Faraday'schen Käfig bilden.

In einer weiteren Ausgestaltung umgibt das Flachbandkabel den Bauelementeträger von zumindest zwei Seiten.

Bevorzugt umgibt das Flachbandkabel den Bauelementeträger dabei zumindest an der ersten und zweiten Seite im Sinne der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Bildlich gesprochen führt die Maßnahme dazu, daß der Bauelementeträger und mit ihm das abzuschirmende Bauelement von dem Flachbandkabel "eingewickelt" sind. Aufgrund dieser Maßnahme kann die zuvor beschriebene flächige Metallisierung entfallen, was eine Optimierung des Produktionsprozesses im Hinblick auf die Herstellungskosten ermöglicht. Darüber hinaus ist die Maßnahme besonders geeignet, um auf sehr einfache Weise auch bei existierenden Sicherheitsschaltgeräten eine wirksame und kostengünstige Abschirmung nachzurüsten.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Abschirmung ferner zumindest eine metallische Wand, in deren Bereich das Flachbandkabel verläuft.

Eine metallische Wand in diesem Sinne kann ein Blech oder ein Gitter sein, das in an sich bekannter Weise zum Abschirmen des elektronischen Bauelements verwendet wird. Auch eine mit leitfähigem Lack versehene Gehäusewand fällt hierunter. Im Gegensatz zu bisherigen Maßnahmen genügen jedoch einzelne Wände, u.U. eine einzige Wand. Es muß somit kein vollständiges Metallgehäuse mehr montiert werden. Andererseits kann durch die Verwendung einer oder weniger metallischer Wände die Abschirmung optimiert werden, ohne die grundsätzlichen Vorteile, die sich durch die Verwendung von Flachbandkabeln ergeben, aufzugeben, Grundsätzlich benötigt das Flachbandkabel zumindest für einfachere Abschirmungen keinen elektrisch leitfähigen Kontakt mit der metallischen Wand, wenngleich ein solcher Kontakt für eine besonders wirksame Abschirmung vorteilhaft ist.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Abschirmung zumindest zwei Flachbandkabel, die sich teilweise überlappen.

Durch diese Maßnahme läßt sich auf einfache und damit kostengünstige Weise ein "Verschluß" der Abschirmung schaffen, ohne daß ein Zugang zu den zu schützenden Bauelementen verhindert wird. Für Reparatur- oder Kalibrierungszwecke können die sich überlappenden Kabel einfach zur Seite geklappt werden. Andererseits wird durch die Überlappung eine sehr wirksame Abschirmung erreicht.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Adern des Flachbandkabels unterschiedlich abgelängt.

Durch diese Maßnahme ist eine sehr flexible und individuelle Anpassung der Abschirmung an die vorhandenen Gegebenheiten möglich. Darüber hinaus ist es auch auf einfache Weise möglich, mit nur einem Flachbandkabel unterschiedliche Bereiche des Bauelementeträgers gezielt abzuschirmen. Dabei können die Teilevielfalt und infolgedessen die Produktionskosten weiter gesenkt werden.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend 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:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes in einer Querschnittsdarstellung,

2 ein bei dem Sicherheitsschaltgerät gemäß 1 verwendetes Flachbandkabel in einer Draufsicht,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes, und

4 ein Flachbandkabel aus dem Sicherheitsschaltgerät gemäß 3 in einer Draufsicht.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Sicherheitsschaltgerät in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Das Sicherheitsschaltgerät 10 beinhaltet einen Bauelementeträger 12, auf dem in an sich bekannter Weise eine Anzahl von Bauelementen angeordnet ist. Beispielhaft sind hier ein Transistor 14, ein Widerstand 16, ein integrierter Schaltkreis (IC) 18 sowie ein Kondensator 20 dargestellt. Der Transistor 14, der Widerstand 16 und der Kondensator 20 sind dabei in an sich bekannter Weise über Bohrungen 22 zu der Rückseite 24 des Bauelementeträgers 12 durchkontaktiert und dort mit Lötstellen 26 verlötet. Das IC 18 ist in an sich ebenfalls bekannter SMD-Technik auf der Vorderseite 28 des Bauelementeträgers 12 kontaktiert.
Mit den Bezugsziffern 30 und 32 sind zwei Flachbandkabel bezeichnet, die der überraschenden Erkenntnis entsprechend zur Abschirmung der Bauelemente 14 bis 20, insbesondere zur Abschirmung des ICs 18 verwendet werden.
Die Flachbandkabel 30, 32, von denen eines nochmals in 2 dargestellt ist, besitzen ein erstes Ende 34 und ein zweites Ende 36. Es handelt sich um handelsübliche Flachbandkabel mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten und gegeneinander isolierten Adern 38. Das Rastermaß der hier verwendeten Flachbandkabel 30, 32 beträgt 2,54 mm, es können jedoch auch noch größere Rastermaße verwendet werden. Kleinere Rastermaße erhöhen die Höhe der Abschirmung, so daß diesbezüglich keine Grenzen gesetzt sind.
Das erste Ende 34 der Flachbandkabel 30, 32 ist abisoliert, so daß die Adern 38 dort aus dem Kabelmantel heraustreten. Das zweite Ende 36 ist mit einer gesonderten Isolierung 40 versehen.
Für die Verwendung in dem Sicherheitsschaltgerät 10 sind die beiden Flachbandkabel 30, 32 ebenso wie die Bauelemente 14, 16 und 20 durch Bohrungen 22 auf die Rückseite 24 des Bauelementeträgers kontaktiert. Dort sind sie mit einer auf der Rückseite 24 aufgebrachten, flächigen Metallisierung 42 verlötet. Die Metallisierung 42 besitzt Massepotential. Folglich liegen auch die einzelnen Adern der Flachbandkabel 30, 32 auf konstantem Massepotential.
Die losen zweiten Enden 36 der Flachbandkabel 30, 32 sind von rechts bzw. von links über die abzuschirmenden Bauelemente 14 bis 20 geklappt und überlappen sich im Mittenbereich des Bauelementeträgers 12. Hierdurch entsteht eine wirksame Abschir mung, zumindest gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen, die die Funktionsfähigkeit von Sicherheitsschaltgeräten beeinträchtigen können. Andererseits kann man zu Reparaturzwecken sehr leicht an die Bauelemente 14 bis 20, indem man die losen Enden 36 der beiden Flachbandkabel 30, 32 zur Seite klappt.
Das Sicherheitsschaltgerät 10 ist in an sich bekannter Weise in ein Gerätegehäuse 44 eingebaut. Dabei besteht das Gerätegehäuse 44 hier aus zwei Gehäusehälften, die bei der Montage in Richtung des Pfeils 45 zusammengesteckt und über einen Rastmechanismus verriegelt werden. Eine besonders kostengünstige Montage der Abschirmung ergibt sich dabei für das vorliegende Ausführungsbeispiel, da die Gehäuseabmessungen derart bemessen sind, daß die losen zweiten Enden 36 der beiden Flachbandkabel 30, 32 von einer Gehäusewand 46 des Gehäuses 44 in die gewünschte überlappende Position gebracht und dort gehalten werden.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltgerätes in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet. Im übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
Das Sicherheitsschaltgerät 60 unterscheidet sich von dem Sicherheitsschaltgerät 10 vor allem durch die Art, wie das Flachbandkabel, das hier mit der Bezugsziffer 62 bezeichnet ist, zur Abschirmung verwendet wird. Im vorliegenden Fall umgibt das Flachbandkabel 62 nämlich den Bauelementeträger 12 sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite. Dadurch werden die abzuschirmenden Bauelemente 14 bis 20 von zwei Seiten umgeben, so daß die flächige Metallisierung 42 des Bauelementeträger 12 entfallen kann. Die Adern 38 des Flachbandkabels 62 liegen wie zuvor an einem konstanten Schirmpotential.
Das Flachbandkabel 62, das in einer detaillierteren Darstellung nochmals in 4 gezeigt ist, ist an seinem zweiten Ende 64 in an sich bekannter Weise mit einem handelsüblichen Flachbandkabel-Stecker 66 versehen. Mit diesem Stecker 66 ist das Flachbandkabel 62 lösbar an der Unterseite des Bauelementeträgers 12 aufgesteckt. Das Gegenstück des Steckers 66 ist dabei in an sich bekannter Weise mit dem Bauelementeträger 12 verlötet.
An seinem ersten Ende 68 ist das Flachbandkabel 62 im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel unterschiedlich weit abgelängt. An den jeweiligen Enden sind die Adern 38 wie zuvor abisoliert. Die unterschiedlichen Positionen der ersten Enden 68 ermöglichen eine sehr flexible Befestigung des Flachbandkabels 62 an dem Bauelementeträger 12, wie dies beispielhaft in 3 dargestellt ist. Die verschieden langen Enden des Flachbandkabels 62 sind dabei auf der Vorderseite des Bauelementeträgers 12 an verschiedenen Stellen verlötet. Insgesamt lassen sich so räumlich unterschiedlich abgeschirmte Bereiche erzeugen. Diese können auch dazu verwendet werden, die einzelnen Bauelemente 14 bis 20 gegenseitig voneinander abzuschirmen.
Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiel in 3 gegenüber dem vorher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Verwendung einer metallischen Wand 70, die seitlich von dem IC 18 und senkrecht zum Bauelementeträger 12 angeordnet ist. Das obere freie Ende der metallischen Wand 70 endet im Bereich des Flachbandkabels 62, und die beiden bilden gemeinsam einen Faraday'schen Käfig für das IC 18. Eine zweite Wand (hier nicht dargestellt) ist spiegelbildlich zu der Wand 70 auf der anderen Seite des ICs 18 angeordnet.
Die Verwendung von Flachbandkabeln ermöglicht eine sehr einfache, kostengünstige und trotzdem wirksame Abschirmung von elektronischen Bauelementen bei Sicherheitsschaltgeräten. Die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele sind dabei tatsächlich exemplarisch zu verstehen. Die hier jeweils getrennt dargestellten Besonderheiten können nämlich auch miteinander kombiniert werden, um so eine jeweils optimale Abschirmung zu erreichen. Je nach Anwendungsfall können dabei sowohl "starre" Flachbandkabel (mit massiven Einzeldrähten) oder flexible Flachbandkabel (Einzelleiter aus Litze) Verwendung finden. Dabei ist insbesondere für die Anordnung gemäß 3 die Verwendung von flexiblen Flachbandkabeln von Vorteil, da diese leichter verformt werden können. Andererseits lassen sich Flachbandkabel mit massiven Einzeldrähten leichter verlöten.

Claims

Sicherheitsschaltgerät, insbesondere zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen, mit einem Bauelementeträger (12), auf dem zumindest ein elektronisches Bauelement (14, 16, 18, 20) angeordnet ist, und mit einer metallischen Abschirmung, die das elektronische Bauelement (14, 16, 18, 20) zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störstrahlungen zumindest teilweise umgibt, wobei die Abschirmung ein Flachbandkabel (30, 32; 62) mit einer Vielzahl von parallelen Adern (38) beinhaltet, und wobei das Flachbandkabel (30, 32; 62) an zumindest einer Seite des elektronischen Bauelements (14, 16, 18, 20) verläuft.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern (38) des Flachbandkabels (30, 32; 62) elektrisch mit einem konstanten Potential (42) verbunden sind.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Potential (42) ein Massepotential ist.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende (34; 68) der Adern (38) an dem Bauelementeträger (12) befestigt ist.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ende (36) der Adern (38) lose liegt.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (36) vollständig isoliert ist.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gerätegehäuse (44) mit einer Gehäusewand (46) aufweist, wobei die Gehäusewand (46) das zweite Ende (36) in einer gewünschten Position hält.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauelementeträger (12) eine erste (28) und eine gegenüberliegende zweite Seite (24) aufweist, wobei das elektronische Bauelement (14, 16, 18, 20) auf der ersten Seite (28) angeordnet ist und wobei die zweite Seite (24) eine flächige Metallisierung (42) aufweist.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachbandkabel (30, 32; 62) das elektronische Bauelement (14, 16, 18, 20) auf der ersten Seite (28) des Bauelementeträgers (12) umgibt.
Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern (38) des Flachbandkabels (30, 32) mit der flächigen Metallisierung (42) elektrisch leitfähig verbunden sind.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachbandkabel (62) den Bauelementeträger (12) von zumindest zwei Seiten umgibt.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung ferner zumindest eine metallische Wand (70) beinhaltet, in deren Bereich das Flachbandkabel (62) verläuft.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung zumindest zwei Flachbandkabel (30, 32) beinhaltet, die sich teilweise überlappen.
Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern (38) des Flachbandkabels (62) unterschiedlich abgelängt sind.
Verwendung eines Flachbandkabels (30, 32; 62) zum Abschirmen von elektronischen Bauelementen (14, 16, 18, 20) gegenüber elektromagnetischen Störstrahlungen bei einem Sicherheitsschaltgerät (10; 60), insbesondere einem Sicherheitsschaltgerät zum sicheren Abschalten von industriellen Maschinenanlagen.