Die Erfindung bezieht sich auf eine
Tastatur zur Auslösung
von Steuervorgängen.
Eine derartige Tastatur wird insbesondere zur Steuerung einer technischen
Maschine oder Anlage verwendet.The invention relates to a
Trigger keyboard
of tax operations.
Such a keyboard is used in particular to control a technical
Machine or system used.
Die zur Steuerung einer Maschine
oder Anlage abzugebenden Signale umfassen zu Einen sicherheitsgerichtete
Signale, d.h. Signale, deren ordnungsgemäße und unverzögerte Erzeugung
und Übermittlung
aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlich
ist. Darunter fallen insbesondere Signale, die unmittelbar die Auslösung oder
Beendung eines Prozesses der Maschine oder Anlage bewirken, wie z.B.
ein die Bewegung eines Maschinenteils steuerndes Start- oder Stopp-Signal
oder ein Not-Aus-Signal.
Zum Anderen sind zur Steuerung einer Maschine oder Anlage häufig Signale
abzugeben, die keine unmittelbare Sicherheitsrelevanz haben. Hierunter
fallen unter anderem Signale, die, z.B. bei der Einstellung von
Arbeitsparametern, Zahlen- oder Buchstabenwerte erzeugen.To control a machine
The signals to be emitted or the system include safety-related ones
Signals, i.e. Signals, their proper and instantaneous generation
and transmission
required for safety reasons
is. This includes, in particular, signals that trigger directly or
End a process of the machine or system, such as
a start or stop signal controlling the movement of a machine part
or an emergency stop signal.
On the other hand, signals are often used to control a machine or system
deliver that have no immediate security relevance. this includes
among other things fall signals that e.g. when hiring
Generate work parameters, number or letter values.
Die Konzeption und Entwicklung von
industriellen Maschinen und Anlagen ist geprägt von einem steigenden Einsatz
von Sicherheitstechnik. Hierbei muss insbesondere bei einem zur
Erzeugung sicherheitsgerichteter Signale vorgesehenen Signalgeber
eine Fehlfunktion ausgeschlossen sein oder, zur Einleitung sicherheitserhaltender
Schritte, erkannt werden. Bei Verwendung eines Signalgebers in Form
eines herkömmlichen
Tastschalters mit mechanischen Kontakten ist eine lückenlose
Fehleraufdeckung insbesondere dadurch erschwert, dass ein Verklemmen
der Tastmechanik auf elektronischem Wege kaum erkennbar ist. Dies
ist problematisch, zumal mechanische Tastschalter bei nahezu allen
industriellen Maschinen und Anlagen an Bediengeräten oder Steuerpulten eingesetzt
werden und somit auch sicherheitstechnisch von Bedeutung sind. Anwendungs gebiete
liegen beispielsweise in der Kraftwerkstechnik, Verkehrstechnik,
Chemieanlagen, allgemein im Maschinenbau bei Werkzeug- und Produktionsmaschinen,
Personenaufzügen,
Krananlagen, Luft- und Raumfahrttechnik etc. Betroffene Anwendungsfunktionen
sind dabei u.a. allgemeine Start- und Stopp-Funktionen, Verfahrtasten
von Antrieben, die Ansteuerung von Ventilen sowie allgemeine Zustimmungs-
und Überwachungsfunktionen, wie
beispielsweise so genannte "Totmanntasten".The conception and development of
Industrial machines and systems are characterized by increasing use
of security technology. Here, in particular with a
Generation of safety-related signals provided by signal generators
a malfunction can be excluded or, to initiate safety-maintaining
Steps to be recognized. When using a sounder in the form
a conventional one
Push button switch with mechanical contacts is a gapless
Fault detection is made more difficult, in particular, by jamming
the touch mechanism is hardly recognizable electronically. This
is problematic, especially as mechanical pushbuttons in almost all
industrial machines and systems used on operator panels or control panels
and are therefore also important in terms of safety. Application areas
are for example in power plant engineering, traffic engineering,
Chemical plants, generally in mechanical engineering for machine tools and production machines,
Passenger elevators,
Crane systems, aerospace technology etc. Affected application functions
are among others general start and stop functions, traverse keys
of drives, the control of valves and general approval
and monitoring functions such as
for example so-called "dead man's buttons".
Um mittels mechanischer Tasten generierte Signale
sicher verarbeiten zu können,
wird daher häufig
eine redundante Signalerzeugung gefordert. Eine sichere, aber handhabungstechnisch
aufwändige
Methode zur redundanten Datenerzeugung besteht darin, mehrere getrennte
und zur Auslösung
eines Steuervorgangs gleichzeitig zu betätigende Signalgeber vorzusehen,
so dass bei Ausfall eines Signalgebers oder des den Signalgeber
beinhaltenden Signalpfads weitere Signalpfade zur Übermittlung der
sicherheitsrelevanten Information zur Verfügung stehen. Ein solches System
ist im Allgemeinen nur zweihändig
zu bedienen und somit aus arbeitsökonomischer Sicht nachteilig.
Alternativ dazu ist es üblich, für eine vereinfachte
Handhabung mehrere Signalgeber in einem Tastschalter zu kombinieren,
so dass diese zur redundanten Signalerzeugung in einem einzigen
Arbeitsvorgang gemeinsam betätigbar
sind. Die Realisierung einer solchen Taste, wie sie beispielsweise
aus der DE 199 46
471 A1 bekannt ist, ist jedoch technisch aufwändig und
damit kostenintensiv.In order to be able to safely process signals generated by mechanical keys, redundant signal generation is therefore often required. A safe, but technically complex method for redundant data generation consists in providing several separate signal transmitters which can be operated simultaneously to trigger a control process, so that if one signal transmitter or the signal path containing the signal transmitter fails, further signal paths are available for transmitting the safety-relevant information. Such a system can generally only be operated with two hands and is therefore disadvantageous from an economic point of view. As an alternative to this, it is customary to combine a plurality of signal transmitters in a pushbutton switch for simplified handling, so that they can be operated together in a single operation for redundant signal generation. The realization of such a button, as for example from the DE 199 46 471 A1 is known, however, is technically complex and therefore expensive.
Aus dem Bereich der bislang hauptsächlich für Eingabezwecke,
z.B. in der Tastatur eines Rechners, verwendeten Kurzhubtastschalter
sind nun Signalgeber bekannt, bei denen eine mechanische Fehlfunktion,
insbesondere ein Verklemmen der Schaltmechanik, durch konstruktive
Maßnahmen
ausgeschlossen ist. Beispielsweise ist aus der US 5,990,772 ein solcher Tastschalter
bekannt, bei welchem die Rückstellung
des Schaltkontaktes in den Ruhezustand unter Wirkung einer Magnetkraft
stattfindet.Signal transmitters in which a mechanical malfunction, in particular jamming of the switching mechanism, are precluded by design measures are now known from the area of the short-stroke key switches previously used mainly for input purposes, for example in the keyboard of a computer. For example, from the US 5,990,772 such a pushbutton switch is known in which the switching contact is reset to the idle state under the action of a magnetic force.
Durch die immer platzsparendere und
arbeitsergonomischere Bauweise von industriellen Maschinen und Anlagen
hat sich andererseits der Einsatz von sogenannten Folientastaturen
im Bedienbereich etabliert. Eine solche Folientastatur ist an ihrer Bedienoberfläche mit
einer vergleichsweise dicken, flexiblen Kunststofffolie abgedeckt,
auf der die jeweils mit einer darunter liegenden Taste, d.h. einem
Signalgeber, korrespondieren Tastenfelder gekennzeichnet sind.Thanks to the increasingly space-saving and
Ergonomic design of industrial machines and systems
on the other hand, the use of so-called membrane keyboards
established in the operating area. Such a membrane keyboard is on its user interface
covered with a comparatively thick, flexible plastic film,
on which each with an underlying key, i.e. one
Signalers, corresponding keypads are marked.
Aus der DE 100 40 151 C1 ist beispielsweise eine
solche Folientastatur bekannt, bei der häufig benutzte Tasten in einer „Knackfrosch-Technologie" ausgeführt sind,
d.h. ein durch ein, z.B. metallisches, Schnappelement vermitteltes
Sprungschaltverhalten zeigen. Dagegen sind weniger häufig benutzte
Tasten in einer preisgünstigen „Schaltblasen-Technologie" ausgeführt. Bei
letzteren ist die Frontfolie der Tastatur im Bereich des Tastenfeldes
zur Bildung einer „Schaltblase" nach außen hin,
also konvex, aufgewölbt.
Die Innenfläche
der Frontfolie ist im Bereich der Schaltblase mit einer, meist aufgedruckten,
Kontaktfläche
versehen, die in Ruhelage mit Abstand einem oder mehreren Festkontakten
gegenübersteht. Zur
Betätigung
wird die Frontfolie im Bereich der Schaltblase eingedrückt. Die
Schaltblase wird dabei sozusagen „eingedellt", wobei die Kontaktfläche gegen
den oder die Festkontakte gedrückt,
und der Schaltkontakt dadurch geschlossen wird. Bei Rücknahme
des Betätigungsdrucks
kehrt die Frontfolie in ihre blasenartige Ausgangslage zurück, wobei
der Schaltkontakt wieder geöffnet
wird. Die bekannte Tastatur ist durch die Verwendung der einfachen, aber
verschleißanfälligen schaltblasenartigen
Tasten preisgünstig
herzustellen, wobei ein schneller Verschleiß der häufig benutzten Tasten durch
die dortige Verwendung der aufwändigeren,
aber haltbareren Schnappelement-Tasten vermieden ist. Eine Fehlersicherheit
oder Fehlererkennung, wie sie für
die Erzeugung sicherheitsgerichteter Signale gefordert ist, ist
bei der bekannten Tastatur nicht gegeben.From the DE 100 40 151 C1 Such a membrane keyboard is known, for example, in which frequently used keys are implemented in a "snap frog technology", ie show a snap switching behavior mediated by a, for example, metallic snap element. In contrast, less frequently used keys are implemented in an inexpensive "switching bubble technology" , In the latter case, the front film of the keyboard is convex in the area of the keypad to form a "switching bubble", that is to say convexly. The inner surface of the front film is provided with a, usually printed, contact surface in the area of the switching bubble, which is at a distance from one another in the rest position or to face several fixed contacts. For actuation, the front film is pressed in in the area of the switching bladder. The switching bladder is "dented" so to speak, the contact surface being pressed against the fixed contact (s) and the switching contact thereby being closed. When the actuation pressure is reduced, the front film returns to its bubble-like starting position, the switch contact being opened again. The known keyboard is inexpensive to manufacture by using the simple but wear-prone switching bubble-like keys, with a faster Ver Wear of the frequently used keys is avoided by using the more complex but more durable snap element keys there. Failure safety or error detection, as required for the generation of safety-related signals, does not exist with the known keyboard.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Tastatur anzugeben, die preisgünstig
ist und eine sichere Erzeugung von Signalen zur Auslösung von
Steuervorgängen
erlaubt.The invention has for its object a
Specify keyboard that is inexpensive
is and a safe generation of signals for triggering
control operations
allowed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die Tastatur mindestens
zwei Tastenfelder. Einem ersten Tastenfeld, das zur Auslösung sicherheitsgerichteter
Signale vorgesehen ist, ist ein mit zwei Signalpfaden beschalteter
erster Signalgeber zugeordnet. Der Signalzustand dieses ersten Signalgebers
wird in beiden Signalpfaden zeitaufgelöst ermittelt und analysiert,
wobei ein von dem Analyseergebnis abhängiges Ausgabesignal zur Ansteuerung
einer technischen Anlage erzeugt wird. Die Analyse des Signalzustands
der beiden Signalpfade erfolgt nach den folgenden Regeln. Wenn beide
Signalpfade einen dem Ruhezustand entsprechenden Signalzustand aufweisen,
wird ein erstes, den Ruhezustand anzeigendes Ausgabesignal erzeugt.
Diese Signalkonfiguration wird nachfolgend als erster Betriebszustand
bezeichnet. In einem zweiten Betriebszustand wird unter der Voraussetzung,
dass beide Signalpfade einen dem Betätigungszustand entsprechenden
Signalzustand aufweisen, zur Anzeige des Betätigungszustands ein zweites
Ausgabesignal erzeugt. Ein regulärer
Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand wird
nur dann zugelassen, wenn innerhalb einer vorgegebenen Soll-Schaltzeit
ein Wechsel des Signalzustands in beiden Signalpfaden erfolgt. Ansonsten,
d.h. wenn außerhalb
eines regulären
Wechsels des Betriebszustands keiner der beiden Betriebszustände vorliegt, wird
ein fehlerhafter Betriebszustand erkannt und eine Fehlermeldung
ausgegeben.According to the invention, this object is achieved by
the features of claim 1. Thereafter, the keyboard comprises at least
two keypads. A first keypad that triggers safety-related
Signals is provided, is one with two signal paths
first signal generator assigned. The signal state of this first signal generator
is determined and analyzed in both signal paths in a time-resolved manner,
an output signal for control dependent on the analysis result
a technical system is generated. The analysis of the signal state
of the two signal paths follows the following rules. If both
Signal paths have a signal state corresponding to the idle state,
a first output signal indicating the idle state is generated.
This signal configuration is subsequently called the first operating state
designated. In a second operating state, provided that
that both signal paths correspond to the operating state
Have signal state, a second to display the operating state
Output signal generated. A regular one
Switch between the first and the second operating state
only permitted if within a specified target switching time
the signal state changes in both signal paths. Otherwise,
i.e. if outside
of a regular
Change of the operating state, neither of the two operating states is present
a faulty operating state was detected and an error message
output.
Unter zeitaufgelöster Ermittlung eines Signalzustands
wird verstanden, dass neben dem momentanen Signalzustand Information über mindestens
einen vergangenen Signalzustand des selben Signalpfads zur Verfügung steht,
so dass anhand deren Vergleich ein Wechsel des Signalzustands erkennbar
ist. Die Ermittlung des Signalzustands erfolgt alternativ kontinuierlich
oder diskontinuierlich, wobei zwei aufeinander folgende Ermittlungszeitpunkte
zeitlich maximal um die Soll-Schaltzeit beabstandet sind.With time-resolved determination of a signal state
it is understood that in addition to the current signal state, information about at least
a past signal state of the same signal path is available,
so that a change in the signal state can be identified on the basis of their comparison
is. Alternatively, the signal state is determined continuously
or discontinuously, with two successive determination times
are spaced apart by a maximum of the target switching time.
Zur Erzeugung von nicht unmittelbar
sicherheitsgerichteten Signalen ist mindestens ein zweites Tastenfeld
vorgesehen. Diesem ist ein zweiter Signalgeber zugeordnet, der schaltblasenartig
ausgeführt
ist oder ein durch ein Schnappelement vermitteltes Sprungschaltverhalten
aufweist.To generate not immediately
safety-related signals is at least a second keypad
intended. This is assigned a second signal transmitter, which is like a switching bubble
accomplished
is or a snap switching behavior mediated by a snap element
having.
Mit dem ersten Tastenfeld der erfindungsgemäßen Tastatur
ist vorteilhafterweise eine sichere Generierung von Schaltsignalen
und eine effiziente Erkennung von fehlerhaften Schaltvorgängen des zugeordneten
ersten Signalgebers möglich.
Infolge der erfindungsgemäßen Analyse
des Schaltzustands des ersten Signalgebers kann dieser gegenüber dem herkömmlichen
Standard bei gleicher Sicherheit konstruktiv einfach, und infolgedessen
sehr kompakt ausgebildet sein. Der dem zweiten Tastenfeld zugeordnete
Signalgeber ist hingegen sehr preisgünstig herzustellen. Die Kombination
des ersten und des zweiten Tastenfelds sowie der jeweils zugeordneten Signalgeber
in einer gemeinsamen Tastatur ermöglicht somit die preiswerte
und kompakte Realisierung einer integralen Tastatur für sicherheitsgerichtete
und nicht sicherheitsgerichtete Signalerzeugung. Eine solche integrale
Tastatur ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf eine einfache
Konstruktion, Montage und Bedienung einer technischen Maschine oder
Anlage. Bevorzugt weist die Tastatur mehrere dem ersten Tastenfeld
entsprechende Tastenfelder für
sicherheitsgerichtete Signalerzeugung, sowie mehrere dem zweiten
Tastenfeld entsprechende Tastenfelder für nicht-sicherheitsgerichtete
Signalerzeugung auf.With the first keypad of the keyboard according to the invention
is advantageously a safe generation of switching signals
and an efficient detection of faulty switching operations of the associated
first signal generator possible.
As a result of the analysis according to the invention
the switching state of the first signal generator can this compared to the conventional
Standard is structurally simple with the same level of safety, and as a result
be very compact. The one assigned to the second keypad
On the other hand, signal generators are very inexpensive to manufacture. The combination
of the first and the second keypad and the respectively assigned signal transmitter
in a common keyboard thus enables inexpensive
and compact implementation of an integral keyboard for safety-related
and non-safety-related signal generation. Such an integral
Keyboard is particularly advantageous in terms of simple
Construction, assembly and operation of a technical machine or
Investment. The keyboard preferably has a plurality of the first keypad
corresponding keypads for
safety-related signal generation, as well as several the second
Keypad corresponding keypads for non-safety related
Signal generation on.
In bevorzugter Ausführung beträgt die Soll-Schaltzeit
des ersten Signalgebers etwa 20 Millisekunden. Diese Soll-Schaltzeit
ist somit eine Vorgabezeit, die zweckmäßigerweise kurz gegenüber der
menschlichen Reaktionszeit und somit kurz im Vergleich zu typischen
Schaltperioden ist. Andererseits ist diese Soll-Schaltzeit hinreichend
groß gegenüber der
tat sächlichen
Schaltzeit eines herkömmlichen
Signalgebers, die etwa auf der Größenordnung einer Millisekunde
liegt.In a preferred embodiment, the target switching time is
of the first signal generator about 20 milliseconds. This target switching time
is therefore a default time, which is expediently short compared to the
human reaction time and therefore short compared to typical
Switching periods is. On the other hand, this target switching time is sufficient
big compared to that
did neuter
Switching time of a conventional
Signal generator that is on the order of a millisecond
lies.
Um einen schnelles und gut reproduzierbares,
und somit gut überprüfbares Schaltverhalten
zu erzeugen, weist der erste Signalgeber zweckmäßigerweise ein Sprungschaltverhalten
auf. In anderen Worten erfolgt das Umschalten des ersten Signalgebers
unabhängig
vom zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft
zwangsweise innerhalb einer baulich festgelegten Schaltzeit.To ensure a fast and easily reproducible,
and thus easily verifiable switching behavior
to generate, the first signal transmitter expediently has a snap switching behavior
on. In other words, the first signal transmitter is switched
independently
on the time course of the actuating force
forcibly within a structurally determined switching time.
In vorteilhafter Ausführung der
Erfindung sind die beiden Signalpfade in beiden Betriebszuständen hinsichtlich
ihres Signalzustands zueinander invers beschaltet. Ist also, vom
Moment des Umschaltens abgesehen, der erste Signalpfad beispielsweise
signalführend,
so weist der zweite Signalpfad ein Null-Signal auf, und umgekehrt.
Somit ist in jedem regulären
Betriebszustand einer der Signalpfade signalführend. Auf diese Weise ist
eine Leitungsunterbrechung oder ein sonstiger zum Signalverlust
führender
Fehler auch während
stationärer
Betriebsphasen sofort erkennbar. Eine derart inverse Beschaltung
der beiden Signalpfade ist auf besonders einfache Weise mit einem
nach Art eines Wechselschalters ausgeführten ersten Signalgeber möglich.In an advantageous embodiment of the
Invention are the two signal paths with regard to both operating states
their signal state connected to each other inversely. So, is from
Apart from the moment of switching, the first signal path, for example
signal-carrying,
the second signal path has a zero signal, and vice versa.
So in every regular
Operating state of one of the signal paths carrying the signal. That way
a line break or another for signal loss
leading
Errors even during
stationary
Operating phases immediately recognizable. Such an inverse circuit
of the two signal paths is particularly simple with one
possible in the manner of a changeover switch designed first signal transmitter.
Um im Fehlerfall die Fehlerquelle
schnell lokalisieren zu können,
wird zweckmäßigerweise
eine differenzierte Fehlermeldung ausgegeben, die die Art des aufgetretenen
Fehlers anzeigt. Vorzugsweise wird weiterhin gleichzeitig mit der
Fehlermeldung ein Not-Aus-Signal als Ausgabesignal erzeugt, welches die
angesteuerte technische Anlage in einen sicheren Zustand überführt.To quickly loosen the source of the error in the event of an error To be able to calibrate, a differentiated error message is expediently displayed, which indicates the type of error that has occurred. Preferably, an emergency stop signal is also generated as an output signal at the same time as the error message, which brings the controlled technical system into a safe state.
In Hinblick auf dessen geringe Fehleranfälligkeit
kommt bevorzugt ein Kurzhubtastschalter als erster Signalgeber zum
Einsatz. Ein Kurzhubtastschalter ist weiterhin aufgrund dessen kompakter Größe besonders
vorteilhaft in einer Bedienein richtung oder einem Steuerpult einer
technischen Anlage zu integrieren.In view of its low susceptibility to errors
a short-stroke key switch is preferably used as the first signal transmitter
Commitment. A short-stroke key switch is also special due to its compact size
advantageous in an operating device or a control panel
integrate technical system.
Bevorzugt sind alle Tastenfelder
der Tastatur mit einer gemeinsamen Frontfolie abgedeckt. Dies eröffnet zum
Einen die Möglichkeit
eines einheitlichen Designs. Zum Anderen wird durch die Frontfolie eine
besonders hohe Schmutzunempfindlichkeit erreicht und somit die Betriebssicherheit
der Tastatur gesteigert.All keypads are preferred
the keyboard covered with a common front film. This opens on
The opportunity
of a uniform design. On the other hand, a through the front film
achieves particularly high insensitivity to dirt and thus operational reliability
the keyboard increased.
Vorteilhafterweise sind der mindestens
eine sicherheitsrelevante erste Signalgeber und der mindestens eine
nicht-sicherheitsrelevante zweite Signalgeber auf einer gemeinsamen
Leiterplatte kontaktiert. Dadurch entfällt eine aufwändige und
nur schwer zu automatisierende Verdrahtung der einzelnen Signalgeber.
Weiterhin kann die Tastatur dadurch in einfacher Weise als einstückig zusammenhängendes
Modul vorgefertigt werden, wodurch der Montageaufwand am Einsatzort
stark reduziert ist. Die Tastatur kann dadurch ferner auch besonders
gut unabhängig
von dem zu steuernden Gerät
getestet werden, wodurch sich eventuelle Produktionsfehler schon
im Vorfeld ausmerzen lassen.The minimum is advantageously
a safety-relevant first signal transmitter and the at least one
non-safety-related second signal generator on a common
PCB contacted. This eliminates the need for time-consuming and
wiring of the individual signal transmitters is difficult to automate.
Furthermore, the keyboard can thereby be connected in one piece in a simple manner
Module are prefabricated, which reduces the assembly effort on site
is greatly reduced. The keyboard can also be special
well independent
from the device to be controlled
be tested, which may result in possible production errors
get rid of in advance.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Exemplary embodiments of the
Invention explained in more detail with reference to a drawing. In it show:
1 schematisch
eine Vorrichtung zum Erzeugen und Auswerten von sicherheitsgerichteten Schaltsignalen
mit einem, in seinem Ruhezustand befindlichen ersten Signalgeber
und einer diesem nachgeschalteten Auswerteeinheit, 1 schematically a device for generating and evaluating safety-related switching signals with a first signal transmitter which is in its idle state and an evaluation unit connected downstream thereof,
2 die
Vorrichtung gemäß 1 im Betätigungszustand des ersten Signalgebers, 2 the device according to 1 in the actuation state of the first signal transmitter,
3 in
einem zeitlichen Diagramm Eingangs- und Ausgangssignale der Auswerteeinheit
im Normalbetrieb und 3 in a time diagram input and output signals of the evaluation unit in normal operation and
4 in
einer Darstellung gemäß 3 Eingangs- und Ausgangssignale
der Auswerteeinheit in beispielhaft ausgewählten Fehlerfällen, 4 in a representation according to 3 Input and output signals of the evaluation unit in selected error cases,
5 in
Draufsicht eine Folientastatur mit einer Vorrichtung gemäß 1, 5 in plan view a membrane keyboard with a device according to 1 .
6 in
einem schematischen Schnitt VI-VI die Folientastatur gemäß 5 und 6 in a schematic section VI-VI according to the membrane keyboard 5 and
7 in
einer Darstellung gemäß 6 eine alternative Ausführungsform
der Folientastatur. 7 in a representation according to 6 an alternative embodiment of the membrane keyboard.
Einander entsprechende Teile und
Größen sind
in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Corresponding parts and
Sizes are
marked in the figures with the same reference numerals.
Die in 1 dargestellte
Vorrichtung 1 zur Erzeugung und Auswertung von sicherheitsgerichteten
Schaltsignalen umfasst einen als Tastschalter ausgebildeten ersten
Signalgeber 2, der nach Art eines Wechselschalters wahlweise
einen Signaleingang 3 mit einem von zwei Signalausgängen 4 und 5 verbindet.
Der Signalgeber 2 ist bevorzugt in einer Kurzhubtechnologie
ausgeführt.
Derartige Kurzhubtastschalter zeichnen sich durch äußerst kompakte Größe und äußerst geringe
Fehleranfälligkeit
aus. Eine geeignete Kurzhubtechnologie, bei der eine Fehlfunktion
aufgrund eines Verklemmens der Schaltmechanik durch bauliche Maßnahmen
ausgeschlossen ist, ist beispielsweise aus der US 5,990,772 bekannt.In the 1 shown device 1 for generating and evaluating safety-related switching signals comprises a first signal transmitter designed as a push-button switch 2 which, in the manner of a two-way switch, optionally has a signal input 3 with one of two signal outputs 4 and 5 combines. The signal generator 2 is preferably implemented in a short-stroke technology. Such short-stroke pushbutton switches are characterized by an extremely compact size and extremely low susceptibility to errors. A suitable short-stroke technology, in which a malfunction due to jamming of the switching mechanism by structural measures is excluded, is for example from the US 5,990,772 known.
Die 1 zeigt
den Signalgeber 2 in seinem Ruhezustand. Dabei ist der
Signaleingang 3 über
einen Schaltkontakt 6 leitend mit dem Signalausgang 5 verbunden,
während
die Verbindung zwischen dem Signaleingang 3 und dem Signalausgang 4 unterbrochen
ist. Der Signaleingang 3 des Signalgebers 2 ist eingangsseitig
an eine Eingangsleitung 7 angeschlossen, über welche
dem Signaleingang 3 ein Eingangssignal SO in Form einer
zeitlich konstanten elektrischen Niederspannung zugeführt wird.The 1 shows the signal generator 2 in its idle state. Here is the signal input 3 via a switch contact 6 conductive with the signal output 5 connected while the connection between the signal input 3 and the signal output 4 is interrupted. The signal input 3 of the signal generator 2 is on the input side to an input line 7 connected via which the signal input 3 an input signal SO is supplied in the form of a constant electrical low voltage over time.
Der Signalausgang 5, an
welchem entsprechend der in 1 dargestellten
Schalterstellung des Signalgebers 2 Spannung anliegt, ist über einen ersten
Signalpfad 8 mit einer Auswerteeinheit 9 verbunden.
Der Spannungsausgang 4, an dem im Ruhezustand keine Spannung
liegt, ist über
einen zweiten Signalpfad 10 ebenfalls mit der Auswerteeinheit 9 verbunden.The signal output 5 , according to which in 1 switch position of the signal generator shown 2 Voltage is present via a first signal path 8th with an evaluation unit 9 connected. The voltage output 4 , on which there is no voltage in the idle state, is via a second signal path 10 also with the evaluation unit 9 connected.
Im Ruhezustand weist der erste Signalpfad 8 somit
einen aktiven, d.h. spannungsführenden,
Signalzustand S1 auf, während
sich der zweite Signalpfad 10 in einem passiven, d.h. spannungslosen,
Signalzustand S2 befindet.In the idle state, the first signal path points 8th thus an active, ie live, signal state S1 while the second signal path 10 is in a passive, ie voltage-free, signal state S2.
In der Auswerteeinheit 9 wird
der Signalzustand S1, S2 beider Signalpfade 8 und 10 zeitaufgelöst erfasst
und nach Maßgabe
nachfolgend näher beschriebener
Regeln analysiert. Die Auswerteeinheit 9 erzeugt anhand
des Analyseergebnisses ein entsprechendes Ausgabesignal S3 und übermittelt dieses über eine
Ausgangsleitung 11 an eine nicht näher dargestellte Komponente
einer technischen Anlage. Beispielsweise handelt es sich bei dieser Komponente
um den Antrieb eines beweglichen Teils einer Werkzeugmaschine.In the evaluation unit 9 becomes the signal state S1, S2 of both signal paths 8th and 10 recorded in a time-resolved manner and analyzed in accordance with the rules described in more detail below. The evaluation unit 9 generates a corresponding output signal S3 on the basis of the analysis result and transmits this via an output line 11 to a component of a technical system, not shown. For example, this component is the drive of a moving part of a machine tool.
Ein Ensemble von Signalzuständen S1
und S2 sowie einem zugehörigen
Ausgabesignal S3 zu einem gegebenen Zeitpunkt wird nachfolgend als
Betriebszustand der Vorrichtung 1 bezeichnet. Der bei ordnungsgemäßer Funktion
der Vorrichtung 1 dem Ruhezustand des Signalgebers 2 zugeordnete
Betriebszustand ist als erster Betriebszustand bezeichnet. Entsprechende
Größen S1-S3
sind ungestrichen dargestellt. Der bei dem Betätigungszustand zugeordnete
Betriebszustand ist demgegenüber
als zweiter Betriebszustand bezeichnet und durch eingestrichene
Größen S1'-S3' gekennzeichnet.
Analog kennzeichnen zweigestrichene Signalzustände S1'',S2'' einen fehlerhaften Betriebszustand
und das Ausgabesignal S3'' ein im Fehlerfall
bedarfsweise ausgegebenes Not-Aus-Signal.An ensemble of signal states S1 and S2 and an associated output signal S3 at a given point in time is subsequently called the operating state of the device 1 designated. The with proper functioning of the device 1 the idle state of the signal generator 2 assigned operating state is referred to as the first operating state. Corresponding sizes S1-S3 are not deleted shown. The operating state associated with the actuation state is, on the other hand, referred to as the second operating state and is indicated by crossed-in variables S1'-S3 '. Analogously, two-line signal states S1 ″, S2 ″ indicate a faulty operating state and the output signal S3 ″ indicate an emergency stop signal that is output in the event of an error.
Erkennt die Auswerteeinheit ein fehlerhaftes Ensemble
von Signalzuständen
S1'',S2'', so gibt sie über eine Meldeleitung 12 eine
Fehlermeldung F an einen Fehleranzeiger 13 aus. Die Fehlermeldung
F beinhaltet bevorzugt eine spezifische Information über die
Art des erkannten Fehlers. Der Fehleranzeiger 13 macht,
z.B. durch ein geeignetes Ton- oder Lichtsignal, zum einen darauf
aufmerksam, dass ein Fehler aufgetreten ist. Zum anderen identifiziert
er anhand der in der Fehlermeldung F enthaltenen Informationen die
Fehlerart und erleichtert somit die Fehlersuche.If the evaluation unit detects a faulty ensemble of signal states S1 ″, S2 ″, it outputs it via a signal line 12 an error message F to an error indicator 13 out. The error message F preferably contains specific information about the type of the detected error. The error indicator 13 on the one hand, for example by means of a suitable sound or light signal, draws attention to the fact that an error has occurred. On the other hand, on the basis of the information contained in the error message F, it identifies the type of error and thus makes troubleshooting easier.
Dem in 1 dargestellten
Ruhezustand entspricht ein erster Betriebszustand, in welchem der Signalzustand
S1 im Signalpfad 8 „aktiv", und der Signalzustand
S2 im Signalpfad 10 „passiv" ist. Als zugehörig zum
ersten Betriebszustand gibt die Auswerteeinheit 9 ein Null-Signal
als erste Ausgabesignal S3 aus, welches beispielsweise als Stopp-Befehl
für einen
nicht dargestellten Maschinenantrieb herangezogen werden kann.The in 1 The idle state shown corresponds to a first operating state in which the signal state S1 in the signal path 8th "Active", and the signal state S2 in the signal path 10 Is "passive". The evaluation unit indicates that it belongs to the first operating state 9 a zero signal as the first output signal S3, which can be used, for example, as a stop command for a machine drive, not shown.
Die Betätigung des Signalgebers 2 erfolgt gemäß 2 durch Ausübung eines
manuellen Drucks K auf ein Betätigungsorgan 14 des
Signalgebers 2. Hierdurch wird durch Vermittlung einer
nur angedeuteten Schaltmechanik 15 der Schaltkontakt 6 in seinem
Betätigungszustand
geschaltet. In diesem Betätigungszustand
ist der Signaleingang 3 mit dem Signalausgang 4 verbunden,
während
die Verbindung zwischen dem Signaleingang 3 und dem Signalausgang 5 unterbrochen
ist. Im zweiten Betriebszustand ist somit der Signalzustand S1' des Signalpfads 8 „passiv", während der
Signalzustand S2' des Signalpfads 10 „aktiv" ist. Als zugehörig zu diesem zweiten
Betriebszustand erzeugt die Auswerteeinheit 9 ein konstantes,
positives Ausgabesignal S3',
welches wiederum z.B. als Start-Befehl einem nicht dargestellten
Maschinenantrieb zuführbar
ist.The activation of the signal generator 2 takes place according to 2 by exerting a manual pressure K on an actuator 14 of the signal generator 2 , This is done by mediating an only indicated switching mechanism 15 the switch contact 6 switched in its actuation state. The signal input is in this actuation state 3 with the signal output 4 connected while the connection between the signal input 3 and the signal output 5 is interrupted. In the second operating state, the signal state is S1 'of the signal path 8th "Passive" while the signal state S2 'of the signal path 10 Is "active". The evaluation unit generates as belonging to this second operating state 9 a constant, positive output signal S3 ', which in turn can be supplied to a machine drive, not shown, for example as a start command.
Die Auswerteeinheit 9 lässt einen
Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand, also
insbesondere einen Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Ausgabesignal
S3 bzw. S3' nur
dann zu, wenn ein entsprechender Wechsel des Signal zustands S1,S1',S2,S2' in beiden Signalpfaden 8 und 10 innerhalb
einer vorgegebenen Sollschaltzeit ts erfolgt.The evaluation unit 9 allows a change between the first and the second operating state, in particular a change between the first and second output signal S3 or S3 'only if a corresponding change in the signal state S1, S1', S2, S2 'in both signal paths 8th and 10 takes place within a predetermined target switching time ts.
Ordnungsgemäße Schaltprozesse zwischen dem
Ruhezustand und dem Betätigungszustand,
und entsprechend dem ersten und zweiten Betriebszustand, sind in 3 in einem zeitlichen Diagramm dargestellt.
Hierbei ist der zeitliche Verlauf der Signalzustände S1,S1' und S2,S2' oberhalb der Zeitachse t dargestellt.
Der zeitliche Verlauf des Ausgabesignals S3,S3' ist unterhalb der Zeitachse t dargestellt.
Bei dem, dem Diagramm gemäß 3 zu Grunde liegenden Schaltspiel
wird zum Zeitpunkt t1 der Signalgeber 2 betätigt. Hierdurch
geht der aktive Signalzustand S1 in den passiven Signalzustand S1' über und der passive Signalzustand
S2 in den aktiven Signalzustand S2'. Der Signalgeber 2 weist ein
Sprungschaltverhalten auf. D.h., dass unabhängig vom zeitlichen Verlauf
des Betätigungsdrucks
K der Schaltprozess bei ordnungsgemäßer Funktion des Signalgebers 2 stets
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt. Insbesondere erfolgt
zum Zeitpunkt t1 der Signalverlust im Signalpfad 8 aufgrund
der mechanischen Trägheit
des Signalgebers 2 zeitlich vor dem Signalaufbau im Signalpfad 10.
Beide Prozesse erfolgen jedoch innerhalb der auf den Zeitpunkt t1
folgenden Soll-Schaltzeit ts. Da zum Zeitpunkt t1 der Zustandswechsel
rechtzeitig in beiden Signalpfaden 8 und 10 erfolgt,
schaltet die Auswerteeinheit 9 vom ersten Ausgabesignal
S3 auf das zweite Ausgabesignal S3'.Proper switching processes between the idle state and the actuation state, and corresponding to the first and second operating state, are in 3 represented in a time diagram. The time course of the signal states S1, S1 'and S2, S2' is shown above the time axis t. The time course of the output signal S3, S3 'is shown below the time axis t. With the, according to the diagram 3 the underlying switching cycle becomes the signal generator at time t1 2 actuated. As a result, the active signal state S1 changes to the passive signal state S1 'and the passive signal state S2 to the active signal state S2'. The signal generator 2 has a snap switching behavior. This means that regardless of the time course of the actuation pressure K, the switching process when the signal transmitter is functioning properly 2 always takes place within a predetermined period of time. In particular, the signal is lost in the signal path at time t1 8th due to the mechanical inertia of the signal generator 2 before the signal build-up in the signal path 10 , However, both processes take place within the target switching time ts following the time t1. Because at time t1 the change of state in time in both signal paths 8th and 10 the evaluation unit switches 9 from the first output signal S3 to the second output signal S3 '.
Zum Zeitpunkt t2 wird das Betätigungsorgan 14 frei
gelassen. Dabei springt der Schaltkontakt 6 innerhalb der
Schaltzeit ts in den Ruhezustand zurück. Aufgrund der mechanischen
Trägheit
des Signalgebers 2 erfolgt der Signalverlust im Signalpfad 10 wiederum
zeitlich vor dem Signalaufbau im Signalpfad 8. Da der Signalwechsel
zum Zeitpunkt t2 wiederum innerhalb der Soll-Schaltzeit ts erfolgt,
lässt die
Auswerteeinheit 9 wiederum den Wechsel in den ersten Betriebszustand
zu. Eine weitere, zum oben beschriebenen Schaltspiel analoge Betätigungsphase findet
zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 statt.At time t2, the actuator 14 released. The switch contact jumps 6 return to the idle state within the switching time ts. Due to the mechanical inertia of the signal generator 2 the signal is lost in the signal path 10 again before the signal build-up in the signal path 8th , Since the signal change at the time t2 again takes place within the target switching time ts, the evaluation unit leaves 9 again the change to the first operating state. Another actuation phase analogous to the switching cycle described above takes place between times t3 and t4.
Während
in 3 ein ordnungsgemäßes Schaltspiel
der Vorrichtung 1 dargestellt ist, sind in 4 fehlerhafte Schaltprozesse beispielhaft
gezeigt. Durch ein schräges,
paralleles Linienpaar 16 ist hierbei jeweils eine Unterbrechung
der Zeitachse t sowie der jeweiligen Zustandskurven gekennzeichnet.
Ein fehlerhafter Betriebszustand tritt beispielsweise dann auf,
wenn beim Betätigen
des Signalgebers 2 nicht in beiden Signalpfaden 8 und 10 innerhalb
der Soll-Schaltzeit ts ein Zustandswechsel erfolgt. Ein solcher
Fehler, wie er beispielsweise von einer defekten Schaltmechanik 15 oder
einem oxidierten Schaltkontakt 6 erzeugt werden kann, tritt
gemäß 4 zum Zeitpunkt t5 auf.
Hierbei erfolgt der Aufbau des Signalzustands S2' um mehr als die Soll-Schaltzeit ts
verspätet
gegenüber
dem Zerfall des Signalzustands S1. Nach Verstreichen der Soll-Schaltzeit
ts sind beide Signalzustände
S1'' und S2'' „passiv". Die Auswerteeinheit 9 erkennt
dies als irregulären
Betriebszustand und löst
eine entsprechende Fehlermeldung F aus. Auch wenn, wie gemäß 4, der Signalzustand S2'' zu einem späteren Zeitpunkt „aktiv" wird, lässt die
Steuereinheit 9 einen Wechsel in den zweiten Betriebszustand
nicht zu und gibt weiterhin das sichere Null-Signal aus.While in 3 proper switching of the device 1 is shown in 4 faulty switching processes shown as an example. Through an oblique, parallel pair of lines 16 an interruption of the time axis t and the respective state curves is identified. A faulty operating state occurs, for example, when the signal transmitter is actuated 2 not in both signal paths 8th and 10 A change of state takes place within the target switching time ts. Such an error, as for example from a defective switching mechanism 15 or an oxidized switch contact 6 can be generated occurs according to 4 at time t5. In this case, the signal state S2 'is delayed by more than the desired switching time ts compared to the decay of the signal state S1. After the set switching time ts has elapsed, both signal states S1 ″ and S2 ″ are “passive”. The evaluation unit 9 recognizes this as an irregular operating state and triggers a corresponding error message F. Even if, as per 4 The control unit leaves the signal state S2 ″ “active” at a later point in time 9 does not change to the second operating state and continues to output the safe zero signal.
Der inverse Fehlerfall, nämlich eine
verspätete
Rückkehr
des Signalgebers 2 in den Ruhezustand, tritt gemäß 4 zum Zeitpunkt t6 auf.
Nach Abwarten der Soll-Schaltzeit ts nach Deaktivierung des Signalzustands
S2' erzeugt die
Auswerteeinheit wiederum eine Fehlermeldung F. Gleichzeitig schaltet
sie ausgabeseitig auf ein Null-Signal zurück und erzeugt damit das auch
als Not-Aus-Signal bezeichnete sichere Ausgabesignal S3''.The inverse error case, namely a late Return of the signal generator 2 goes to sleep, according to 4 at time t6. After waiting for the target switching time ts after deactivating the signal state S2 ', the evaluation unit again generates an error message F. At the same time, it switches back to a zero signal on the output side and thus generates the safe output signal S3'', also referred to as an emergency stop signal.
In einem zum Zeitpunkt t7 auftretenden,
weiteren Fehlerfall schaltet der Signalpfad 10 in einen aktiven
Signalzustand S2'' auf, ohne dass zuvor
ein Signalverlust im Signalpfad 8 erfolgt ist. Ein solcher Fehlerfall
kann beispielsweise durch einen Kurzschluss in den Leitungen 7,8,10 oder
im Signalgeber 2 verursacht sein. Der aktive Signalzustand
S1'',S2'' beider Signalpfade 8 und 10 wird
wiederum als irregulärer
Betriebszustand erkannt und eine entsprechende Fehlermeldung F ausgegeben.In the event of a further error occurring at time t7, the signal path switches 10 into an active signal state S2 ″ without any signal loss in the signal path beforehand 8th is done. Such a fault can be caused, for example, by a short circuit in the lines 7 . 8th . 10 or in the signal generator 2 be caused. The active signal state S1 '', S2 '' of both signal paths 8th and 10 is again recognized as an irregular operating state and a corresponding error message F is output.
Im inversen, zum Zeitpunkt t8 auftretenden Fehlerfall
aktiviert sich der Signalpfad 8, ohne dass der Signalzustand
S2 vorher passiv geworden wäre. Gleichzeitig
mit der Erzeugung der Fehlermeldung F setzt sich hierauf die Auswerteeinheit 9 durch
Erzeugung des Ausgabesignal S3'' in den sicheren Not-Aus-Zustand zurück.In the event of an inverse fault occurring at time t8, the signal path is activated 8th without the signal state S2 becoming passive beforehand. At the same time as the error message F is generated, the evaluation unit is based on this 9 by generating the output signal S3 '' back to the safe emergency stop state.
Bei Verwendung eines Wechselschalters
als Signalgeber 2 ist im Zuge des Schaltprozesses ein vorübergehender
Signalverlust in beiden Signalpfaden 8 und 10 normal.
Ein Betriebszustand, während dessen
beide Signalpfade 8 und 10 aktiv sind, ist hingegen
unabhängig
von dessen Dauer unplausibel. Im Falle der zu den Zeitpunkten t7
und t8 auftretenden Fehler reagiert die die Auswerteeinheit 9 deshalb verzögerungslos.When using a two-way switch as a signal generator 2 is a temporary loss of signal in both signal paths in the course of the switching process 8th and 10 normal. An operating state during which both signal paths 8th and 10 active, however, is implausible regardless of its duration. In the event of errors occurring at times t7 and t8, the evaluation unit reacts 9 therefore without delay.
Es sind vielfältige alternative Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der zugehörigen
Vorrichtung denkbar. Insbesondere können die Ausgabesignale S3,
S3' und S3'' in Form von Signal-Pulsen anstelle
von zeitlich konstanten Signalen erzeugt werden. Die Ausgangsleitung 11 kann mehrkanalig
zur separaten Ausgabe der Ausgabesignale S3, S3' und S3'' gestaltet
sein. Optional können die
Signalpfade 8 und 10 redundant ausgeführt sein. Anstelle
eines Wechselschalters als Signalgeber 2 kann auch ein
Tastschalter Verwendung finden, bei dem die Signalpfade 8 und 10 durch
parallele Schaltkontakte, insbesondere ein Öffner-Schließer-Paar, beschaltet
werden.Various alternative embodiments of the method according to the invention and the associated device are conceivable. In particular, the output signals S3, S3 'and S3''can be generated in the form of signal pulses instead of signals which are constant over time. The output line 11 can be multi-channel designed for the separate output of the output signals S3, S3 'and S3''. Optionally, the signal paths 8th and 10 be redundant. Instead of a two-way switch as a signal generator 2 a push button switch can also be used in which the signal paths 8th and 10 can be connected by means of parallel switch contacts, in particular a pair of NC and NO contacts.
Die im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschriebene Vorrichtung 1 ist
in einer in 5 in Draufsicht
dargestellten Folientastatur 19 enthalten. Die Folientastatur 19 umfasst
mehrere Tastenfelder 20a,20b, die für nicht-sicherheitsgerichtete
Schaltprozesse vorgesehen sind. Bei diesen Tastenfeldern
20a,20b handelt
es sich beispielsweise um Nummern- oder Buchstaben-Tastenfelder 20a und
ein dazu gehöriges
Bestätigungs-Tastenfeld 20b.
Weiterhin umfasst die Folientastatur 19 zwei für sicherheitsgerichtete
Schaltprozesse vorgesehene Tastenfelder 21. Diese Tastenfelder 21 dienen
beispielsweise der direkten Auslösung
eines Arbeitsprozesses einer technischen Maschine.The related to the 1 to 4 described device 1 is in one in 5 membrane keyboard shown in plan view 19 contain. The membrane keyboard 19 includes several keypads 20a . 20b that are intended for non-safety-related switching processes. With these keypads 20a . 20b for example, it is a number or letter keypad 20a and an associated confirmation keypad 20b , The membrane keyboard also includes 19 two keypads intended for safety-related switching processes 21 , These keypads 21 are used, for example, to directly trigger a work process of a technical machine.
Die in 6 in
einem als Schema zu verstehenden und insbesondere nicht maßstabsgetreuen Querschnitt
VI-VI dargestellte Folientastatur 19 ist auf einen allen
Tastenfeldern 20a,20b,21 gemeinsamen
Bodenträger 22 aufgebaut.
Zu der in montiertem Zustand für
einen Benutzer sichtbaren Außenseite hin
wird die Folientastatur 19 von einer die Bedienoberfläche bildende
Frontfolie 23 abgedeckt. Der Bodenträger 22 und die Frontfolie 23 sind
im Wesentlichen eben ausgeführt
und zueinander etwa parallel angeordnet.In the 6 in a membrane keyboard to be understood as a diagram and in particular not to scale cross section VI-VI 19 is on one of all keypads 20a . 20b . 21 common shelf support 22 built up. The membrane keyboard becomes the outer side that is visible to a user when assembled 19 from a front film forming the user interface 23 covered. The shelf support 22 and the front film 23 are essentially flat and arranged approximately parallel to each other.
Der zwischen dem Bodenträger 22 und
der Frontfolie 23 gebildete Raum ist mit einer Abstandsschicht 24 aufgefüllt, die
im Bereich der Tastenfelder 20,21 mit Aussparungen 25 versehen
ist. Der Bodenträger 22 ist
bevorzugt durch eine herkömmliche
Leiterplatte realisiert.The one between the shelf support 22 and the front film 23 formed space is with a spacer layer 24 padded that in the area of the keypads 20 . 21 with cutouts 25 is provided. The shelf support 22 is preferably implemented by a conventional circuit board.
Zur Realisierung der den Tastenfeldern 21 zugeordneten
sicherheitsgerichteten Schaltprozessen wird die im Zusammenhang
mit den 1 bis 4 im Detail beschriebene
Vorrichtung 1 verwendet. Der Signalgeber 2 der
Vorrichtung 1 ist hierbei derart in der unter jedem Tastenfeld 21 angeordneten
Aussparung 25 platziert, dass sein Betätigungsorgan 14 gegen
die Innenfläche 26 der
Frontfolie 23 anliegt. Die Frontfolie 23 ist im
Bereich des Tastenfeldes 21 konvex gewölbt. Durch Druck auf die flexible
Frontfolie 23 im Bereich des Tastenfeldes 21 wird
das Betätigungsorgan 14 in
der beschriebenen Art und Weise zur Betätigung des Signalgebers 2 beaufschlagt.
Der Signaleingang 3 sowie die Signalausgänge 4 und 5 werden
in nicht näher
dargestellter Weise über
entsprechende Leiterbahnen des Bodenträgers 22 kontaktiert.To implement the key fields 21 assigned safety-related switching processes will be in connection with the 1 to 4 device described in detail 1 used. The signal generator 2 the device 1 is like this in the under each keypad 21 arranged recess 25 placed that its actuator 14 against the inner surface 26 the front film 23 is applied. The front film 23 is in the area of the keypad 21 convex. By pressing on the flexible front film 23 in the area of the keypad 21 becomes the actuator 14 in the manner described for actuating the signal generator 2 applied. The signal input 3 as well as the signal outputs 4 and 5 are in a manner not shown on the corresponding conductor tracks of the floor support 22 contacted.
Die Auswerteeinheit 9 kann – wie dargestellt – als Mikrocontroller
ausgeführt
und ebenfalls auf dem Bodenträger 22 kontaktiert
sein. Alternativ kann die Auswerteeinheit 9 in nicht näher dargestellter Weise
außerhalb
der Folientastatur 19 angeordnet sein, z.B. als Bestandteil
einer übergeordneten
Steuerung. In letzterer Ausführung
wird auch eine Leitungsunterbrechung oder ein Kurzschluss zwischen der
Folientastatur 19 und der Auswerteeinheit 9 erkannt.The evaluation unit 9 can - as shown - be designed as a microcontroller and also on the shelf support 22 be contacted. Alternatively, the evaluation unit 9 in a manner not shown outside the membrane keyboard 19 be arranged, for example as part of a higher-level control. In the latter version there is also an open circuit or a short circuit between the membrane keyboard 19 and the evaluation unit 9 recognized.
Für
die mit den Tastenfeldern 20a,20b auszulösenden Schaltprozesse
sind bestimmungsgemäß keine
besonderen Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Die zugehörigen Signalgeber 28a bzw. 28b sind
daher vorteilhafterweise als einfache und daher preisgünstige Kurzhubtasten
ausgestaltet. Der dem Tastenfeld 20a zugeordnete Signalgeber 28a ist schaltblasenartig
ausgeführt.
Dazu ist die Frontfolie 23 im Bereich des Tastenfelds 20a mit
einer eingeprägten,
bezüglich
des Bodenträgers 22 konvex
gewölbten
Kuppe versehen und trägt
an ihrer Innenfläche 26 eine
elektrisch leitende Kontaktfläche 29,
die einem korrespondierenden Paar von Festkontakten 30 mit
Abstand gegenübersteht.
Durch Druck auf die Frontfolie 23 im Bereich des Tastenfeldes 20a wird diese
aus ihrer konvexen Ruhelage in eine plane oder bezüglich des
Bodenträgers 22 konkave
Betätigungslage
verformt. Dadurch wird die Kontaktfläche 29 gegen die Festkontakte 30 gedrückt, und
löst durch
deren Überbrückung den
Schaltprozess aus. Bei Aufhebung des Betätigungsdrucks geht die Frontfolie 23 in
ihre konvexe Ruhelage zurück,
wodurch der Schaltkontakt wieder geöffnet wird.For those with the keypads 20a . 20b Switching processes to be triggered are not intended to require any special safety precautions. The associated signal generator 28a respectively. 28b are therefore advantageously designed as simple and therefore inexpensive short-stroke keys. The keypad 20a assigned signal generator 28a is designed like a switching bubble. This is the front film 23 in the area of the keypad 20a with an embossed, with respect to the floor support 22 convex domed cap and carries on its inner surface 26 an electrically conductive contact surface 29 that a corresponding pair of fixed contacts 30 faces at a distance. By pressing the front cover 23 in the area of the keypad 20a this is from its convex rest position in a plane or with respect to the floor support 22 Concave actuation position deformed. This will make the contact area 29 against the fixed contacts 30 pressed, and by switching them off triggers the switching process. When the actuation pressure is released, the front film goes 23 back to their convex rest position, whereby the switch contact is opened again.
Für
häufig
benutzte Tastenfelder ohne sicherheitsrelevante Funktion, wie z.B.
das Bestätigungs-Tastenfeld 20b,
wird bevorzugt ein mit einem scheibenartigen Schnappelement 31 versehener
Signalgeber 28b verwendet. Das Schnappelement 31 ist
dabei mit Abstand zum Bodenträger 22 etwa
parallel zu diesem angeordnet und liegt bevorzugt direkt an der
Innenfläche 26 der
Frontfolie 23 an. Das Schnappelement 31 ist in
seiner Ruhelage bezüglich des
Bodenträgers 22 konvex
gewölbt,
so dass die Frontfolie 23 im Bereich des Tastenfeldes 20b erhaben
aus der Ebene der Folientastatur 19 herausgewölbt ist.
Das Schnappelement 31 trägt eine dem Bodenträger 22 zugewandte
Kontaktfläche 29,
welche in Ruhelage wiederum einem am Bodenträger 22 angeordneten
einem Paar von Festkontakten 30 mit Abstand gegenübersteht.
Unter Druck auf die Tastenfläche 31b ändert das
Schnappelement 31 sprunghaft seine Form von der konvexen
Ruhelage in eine bezüglich
des Bodenträgers 22 plane
oder konkave Betätigungslage.
Dabei wird wiederum die Kontaktfläche 29 gegen die Festkontakte 30 gedrückt und
der dem Tastenfeld 20b zugehörige Schaltkontakt geschlossen.
Bei nachlassendem Betätigungsdruck springt
das Schnappelement 31 in die Ausgangslage zurück, worauf
der elektrische Kontakt unterbrochen wird.For frequently used keypads without a safety-relevant function, such as the confirmation keypad 20b , is preferred one with a disc-like snap element 31 provided signal generator 28b used. The snap element 31 is at a distance from the floor support 22 arranged approximately parallel to this and is preferably directly on the inner surface 26 the front film 23 on. The snap element 31 is in its rest position with respect to the floor support 22 convex so that the front film 23 in the area of the keypad 20b raised from the level of the membrane keyboard 19 is arched out. The snap element 31 carries one to the shelf support 22 facing contact surface 29 , which in turn is in the rest position on the shelf support 22 arranged a pair of fixed contacts 30 faces at a distance. Pressing the button surface 31b changes the snap element 31 its shape jumps from the convex rest position to one with respect to the floor support 22 flat or concave actuation position. This in turn becomes the contact area 29 against the fixed contacts 30 pressed and that of the keypad 20b associated switch contact closed. When the actuation pressure decreases, the snap element jumps 31 back to the starting position, whereupon the electrical contact is interrupted.
Bei der in 6 dargestellten Folientastatur 19 sind
der Bodenträger 22 und
die Frontfolie 23 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet,
so dass die Folientastatur eine im Wesentlichen plane Bedienoberfläche aufweist.
Eine solche wird vor allem aus optischen Gründen bevorzugt. Insbesondere wenn
die Einbauhöhe
des Signalgebers 2 und die erforderliche Aufbauhöhe der Signalgeber 28a,28b,
die jeweils den minimalen Abstand zwischen dem Bodenträger 22 und
der Frontfolie 23 definieren, deutlich differiert, wird
eine alternative Ausführung
der Folientastatur 19 gemäß 7 bevorzugt. Bei dieser Ausführung ist
die Stärke
der Abstandsschicht 24 im Bereich der Tastenfelder 21 größer als
im Bereich der Tastenfelder 20. In einem Übergangsbereich 32 nimmt
die Stärke
der Abstandsschicht 24 dabei zwischen den Tastenfeldern 20 und
den Tastenfeldern 21 kontinuierlich zu. Zumal die Folientastatur 19 in dieser
Ausführung
weiterhin auf einem gemeinsamen, ebenen Bodenträger 22 aufgebaut ist,
sind die Tastenfelder 21 dadurch gegenüber den Tastenfeldern 20 an
der Bedienoberfläche
hervorgehoben. Die derart erhabene Ausführung der sicher heitsrelevanten
Tastenfelder 21 unterstützt
auf vorteilhafte Weise die taktile Orientierung eines Benutzers
auf der Bedienoberfläche
der Folientastatur 19, und reduziert somit die Wahrscheinlichkeit
einer Fehlbedienung. Durch den kontinuierlichen Übergangsbereich 32 sind
insbesondere scharfe Kanten an der Bedienoberfläche vermieden, entlang derer
die Frontfolie einer erhöhten
Materialbelastung durch Knickung ausgesetzt wäre.At the in 6 illustrated membrane keyboard 19 are the shelf supports 22 and the front film 23 aligned essentially parallel to each other so that the membrane keyboard has an essentially flat user interface. This is preferred primarily for optical reasons. Especially when the installation height of the auto switch 2 and the required installation height of the signal generator 28a . 28b , each the minimum distance between the floor beams 22 and the front film 23 define, clearly differentiated, will be an alternative version of the membrane keyboard 19 according to 7 prefers. In this version, the thickness of the spacer layer 24 in the area of the keypads 21 larger than in the area of the keypads 20 , In a transition area 32 takes the thickness of the spacer layer 24 doing this between the key fields 20 and the keypads 21 continuously. Especially the membrane keyboard 19 in this version continue on a common, level floor support 22 is built, the keypads 21 thereby opposite to the key fields 20 highlighted on the user interface. The raised design of the safety-relevant keypads 21 supports the tactile orientation of a user on the user interface of the membrane keyboard in an advantageous manner 19 , and thus reduces the likelihood of incorrect operation. Through the continuous transition area 32 In particular, sharp edges on the user interface are avoided, along which the front film would be exposed to increased material stress due to kinking.
Die mit der in den 5 bis 7 beschriebenen Folientastatur 19 verknüpften Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass die Folientastatur 19 durch Verwendung
der vergleichsweise einfach aufgebauten Signalgeber 28a,28b preisgünstig herstellbar
ist. Da für
alle sicherheitsrelevanten Schaltprozesse die in den 1 bis 4 beschriebene Vorrichtung 1 verwendet
wird, kann die Folientastatur 19 auch für solche Zwecke verwendet werden,
für welche
der Einsatz herkömmlicher
Folientastaturen aufgrund hoher Sicherheitsanforderungen bisher
nicht oder nur bedingt möglich
war. Dies ist insbesondere von Vorteil, weil die Folientastatur 19 im
Vergleich zu herkömmlichen
sicherheitsgerichteten Befehlsgebern äußerst flach und kompakt aufgebaut
ist. Ein großer
Vorteil besteht auch darin, dass alle Tastenfelder 20a,20b,21 über den
als Leiterplatte ausgeführten Bodenträger 22 kontaktiert
sind und somit eine schwer automatisierbare Verdrahtung der Signalgeber
entfällt.
Von großem
Vorteil ist weiterhin, dass alle Tastenfelder 20a,20b,21 von
einer gemeinsamen Frontfolie 23 bedeckt sind. Die Folientastatur 19 wird als
einstückig
zusammenhängendes,
bevorzugt sogar hermetisch gekapseltes Teil hergestellt. Damit wird
neben einer einfachen Montage und der Möglichkeit einer einheitlichen
Designgebung vor allem eine hohe Schmutzunempfindlichkeit der Folientastatur 19 erreicht,
was sich wiederum positiv auf deren Betriebssicherheit auswirkt.The one with the one in the 5 to 7 membrane keyboard described 19 Linked advantages are in particular that the membrane keyboard 19 by using the comparatively simple signal generator 28a . 28b is inexpensive to manufacture. As for all safety-relevant switching processes in the 1 to 4 described device 1 can be used, the membrane keyboard 19 can also be used for purposes for which the use of conventional membrane keyboards was previously impossible or only possible to a limited extent due to high security requirements. This is particularly advantageous because of the membrane keyboard 19 is extremely flat and compact compared to conventional safety-related command devices. A big advantage is that all keypads 20a . 20b . 21 over the shelf support designed as a printed circuit board 22 are contacted and thus a difficult to automate wiring of the signal generator is not necessary. Another great advantage is that all keypads 20a . 20b . 21 from a common front film 23 are covered. The membrane keyboard 19 is produced as a one-piece, preferably hermetically sealed, part. In addition to simple assembly and the possibility of a uniform design, this also means that the membrane keyboard is very insensitive to dirt 19 achieved, which in turn has a positive effect on their operational safety.