DE4319508A1

DE4319508A1 - Protection circuit

Info

Publication number: DE4319508A1
Application number: DE19934319508
Authority: DE
Inventors: Ingo Obstfelder; Heinrich Dipl Ing Aehling
Original assignee: THEO BENNING ELEKTROTECHNIK GM
Current assignee: THEO BENNING ELEKTROTECHNIK GM
Priority date: 1993-06-12
Filing date: 1993-06-12
Publication date: 1994-12-15

Abstract

A protection circuit is used for switching off and temporarily blocking the load section of a machine circuit in the event of an action or the operation of a safety switch (2) by an operator. The circuit has a radio-frequency transformer (T1) which converts the mains voltage (UN) on the primary side into the output voltage (UA) which is required on the secondary side for operation of the machine circuit, and a control loop which acts on the transformation ratio of the radio-frequency transformer (T1) and has a safety switch (2). In order to create a protection circuit in which it is possible to dispense with the use of expensive safety relays, at least one power circuit breaker (3, 4) is connected upstream of the radio-frequency transformer (T1) on the primary side, the drive (5) to said power circuit breaker being supplied via a safety circuit (6) which is DC-isolated from the mains voltage (UN) and the load section (1) and can be activated by operating the safety switch (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung zum Abschalten und vorläufigen Blockieren des Lastteils eines Maschinenstromkreises im Fall eines Eingriffs oder der Betätigung eines Schutzschal ters durch eine Bedienperson, mit einem Hochfrequenzübertrager, der die primärseitig zur Verfügung stehende Netzspannung in die für den Betrieb des Maschinenstromkreises erforderliche sekun därseitige Ausgangsspannung wandelt, und mit einem auf das Über tragungsverhalten des Hochfrequenzübertragers einwirkenden Steuerkreis mit einem Sicherheitsschalter.The invention relates to a protective circuit for switching off and preliminary blocking of the load part of a machine circuit in the event of an intervention or the operation of a protective scarf ters by an operator, with a high frequency transmitter, the mains voltage available on the primary side into the seconds required to operate the machine circuit converts output side voltage, and with one on the over wearing behavior of the high-frequency transformer Control circuit with a safety switch.

Zum Schutz von Bedienpersonen ist es oftmals erforderlich, elek trische Maschinen, z. B. bewegte Teile oder einen Laser, beim Eingriff in diese Maschinen schnell und sicher abzuschalten. Hierzu wird in der Regel mittels Sicherheitsschaltern ein geson derter Stromkreis aufgebaut, der über spezielle Sicherheits relais die entsprechenden Versorgungsspannungen der Maschine ab schaltet. Nachteilig hierbei ist, daß die verwendeten Sicher heitsrelais hierbei große Leistungen schalten müssen, und daher sehr teuer sind.To protect operators, it is often necessary to elec trical machines, e.g. B. moving parts or a laser when Switch off intervention in these machines quickly and safely. This is usually done using safety switches established circuit, which has special security relays the corresponding supply voltages of the machine switches. The disadvantage here is that the security used safety relays have to switch large powers, and therefore are very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutz schaltung zum Abschalten und vorläufigen Blockieren des Last teils eines Maschinenstromkreises zu schaffen, bei der auf die Verwendung teurer Sicherheitsrelais verzichtet werden kann. The invention is based, protection circuit for switching off and temporarily blocking the load to create part of a machine circuit in which on the Use of expensive safety relays can be dispensed with.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß dem Hochfrequenzübertrager primärseitig mindestens ein Leistungs schalter vorgeschaltet ist, dessen Ansteuerung über einen Sicherheitsstromkreis versorgt wird, der gegenüber Netzspannung und Lastteil galvanisch getrennt ist und durch Betätigung des Sicherheitsschalters aktivierbar ist.To solve this problem it is proposed that the High-frequency transformer at least one power on the primary side is connected upstream, its control via a Safety circuit is supplied, the opposite mains voltage and load part is galvanically isolated and by pressing the Safety switch can be activated.

Auf diese Weise kann auf spezielle teure Sicherheitsrelais ver zichtet werden, und im Sicherheitsstromkreis sind nur geringe Spannungen und Stromstärken zu verarbeiten.In this way, special expensive safety relays can be used be waived, and there are only a few in the safety circuit Process voltages and currents.

Die Betätigung der Leistungsschalter erfolgt vorzugsweise mittels eines Ansteuerübertragers, dessen Eingangsspannung aus der Spannung im Sicherheitsstromkreis gewonnen wird.The circuit breakers are preferably actuated by means of a control transformer whose input voltage is off the voltage in the safety circuit is obtained.

Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß in Reihe zu dem Sicherheitsschalter eine Sicherung angeordnet ist.With the invention it is further proposed that in series with the Safety switch a fuse is arranged.

Zur Erhöhung der Sicherheit der Schutzschaltung wird ferner vorgeschlagen, daß der Sicherheitsstromkreis über die Netz spannung gespeist und dieser gegenüber durch einen Wandler gal vanisch getrennt ist. Die galvanische Trennung des Sicherheits stromkreises kann hierbei auch durch einen 50 Hz-Transformator erfolgen.To increase the security of the protective circuit is also suggested that the safety circuit through the network voltage fed and this by a converter gal is vanically separated. The galvanic isolation of the security circuit can also use a 50 Hz transformer respectively.

Mit einer Ausgestaltung wird schließlich vorgeschlagen, daß der Wandler über eine eigene Regelung verfügt. Hierdurch läßt sich eine Stabilisierung der Spannung im Sicherheitsstromkreis er reichen.With an embodiment it is finally proposed that the Converter has its own regulation. This allows stabilization of the voltage in the safety circuit pass.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Darin ist anhand eines Ausführungsbeispieles ein möglicher Auf bau der erfindungsgemäßen Schutzschaltung dargestellt.Further details and advantages of the subject of the invention result from the following description of the drawing. This is based on an exemplary embodiment, a possible Auf Construction of the protective circuit according to the invention shown.

Die dargestellte Schutzschaltung dient dazu, den in der Zeichnung oben rechts dargestellten Lastteil 1 eines Maschinen stromkreises mit den Ausgangsspannungen U_A1, U_A2 . . . U_An abzu schalten und vorläufig zu blockieren, falls im Notfall ein Sicherheitsschalter 2 durch eine Bedienperson betätigt wird. Ein Abschalten und vorläufiges Blockieren des Lastteils 1 kann auch dann vorgesehen sein, wenn im Fall eines Eingriffs ein solcher Sicherheitsschalter 2 automatisch, d. h. maschinenintern, betä tigt wird. Dies kann z. B. in Abhängigkeit von Sensorsignalen er folgen, beispielsweise einer Lichtschranke.The protective circuit shown serves the load part 1 of a machine circuit shown in the drawing at the top right with the output voltages U _A1 , U _A2 . . . _An ERS U turn and block temporarily if a safety switch 2 is operated by an operator in an emergency. Switching off and temporarily blocking the load part 1 can also be provided if, in the event of an intervention, such a safety switch 2 is actuated automatically, ie internally in the machine. This can e.g. B. depending on sensor signals he follow, for example a light barrier.

Die bereitgestellte Netzspannung U_N wird in einem Hauptwandler in Form eines Hochfrequenzübertragers T₁ in die zum Betrieb der Maschine oder Anlage erforderliche Ausgangsspannung U_A umge wandelt. Der Hochfrequenzübertrager T₁ kann hierbei als Gegen takt-, Eintakt- oder Sperrwandler arbeiten. Die Steuerung des Hochfrequenzübertragers T₁ erfolgt über Leistungsschalter 3, 4, die dem Hochfrequenzübertrager T₁ primärseitig vorgeschaltet sind. Durch entsprechende Ansteuerung der Leistungsschalter 3, 4 läßt sich also der Lastteil 1 vollständig vom Stromnetz abkoppeln, und damit die betreffende Maschine im Notfall ab schalten und blockieren.The mains voltage U _{N provided} is converted in a main converter in the form of a high-frequency transformer T 1 into the output voltage U _A required for operating the machine or system. The high frequency transformer T₁ can work as a clock, single-ended or flyback converter. The control of the high-frequency transformer T 1 takes place via circuit breakers 3 , 4 , which are connected upstream of the high-frequency transformer T 1 on the primary side. By appropriate control of the circuit breaker 3 , 4 , the load part 1 can thus be completely decoupled from the mains, and thus switch off and block the machine in question in an emergency.

Die Schaltimpulse für die Leistungsschalter 3, 4 werden in einer Ansteuerung 5 erzeugt, die Bestandteil eines von dem Lastteil 1 vollständig galvanisch getrennten Sicherheitsstromkreises 6 ist. Die Übertragung der Steuerimpulse von der Ansteuerung 5 auf die Leistungsschalter 3, 4 erfolgt mittels eines Ansteuerübertragers T₂.The switching pulses for the circuit breakers 3 , 4 are generated in a control 5 , which is part of a safety circuit 6 that is completely galvanically isolated from the load part 1 . The control pulses are transmitted from the control 5 to the circuit breakers 3 , 4 by means of a control transformer T₂.

Der Sicherheitsstromkreis 6 verfügt, um vollkommen unabhängig vom Lastteil 1 arbeiten zu können, über eine eigene Versorgungs spannung, die dem Sicherheitsstromkreis 6 über einen als gal vanische Trennung dienenden Wandler T₃ zur Verfügung gestellt wird, wobei der Wandler T₃ primärseitig an das Netz ange schlossen ist. Der Wandler T₃ liefert daher galvanisch getrennt die Versorgungsspannung für den Sicherheitsstromkreis 6, wobei primärseitig an den Wandler T₃ eine Regelung 7 angeschlossen ist, welche so ausgelegt ist, daß die Spannung im Sicherheits stromkreis 6 stabilisiert wird. Für den Wandler T₃ kann auch ein 50 Hz-Transformator eingesetzt werden.The safety circuit 6 , in order to be able to work completely independently of the load part 1 , has its own supply voltage, which is provided to the safety circuit 6 via a converter T 3 serving as a galvanic separation, the converter T 3 being connected to the network on the primary side . Therefore, the transducers T₃ provides galvanically isolated power supply voltage for the safety circuit 6, wherein the primary side of the transformer T₃ is connected a control 7, which is designed so that the voltage is stabilized in the safety circuit. 6 A 50 Hz transformer can also be used for the converter T₃.

Die Versorgungsspannung des Sicherheitsstromkreises 6 wird über eine Sicherung 8 und den vorzugsweise gut sichtbar an der je weiligen Maschine angeordneten Sicherheitsschalter 2 zu der Ansteuerung 5 für die Leistungsschalter 3, 4 geführt.The supply voltage of the safety circuit 6 is guided to the control 5 for the circuit breakers 3 , 4 via a fuse 8 and the safety switch 2 , which is preferably clearly visible on the respective machine.

Durch Betätigung des Sicherheitsschalters 2 wird zunächst der Sicherheitsstromkreis 6 geöffnet. Die Ansteuerung 5 hat nun keine Versorgungsspannung mehr und die Leistungsschalter 3, 4 sind ge sperrt, so daß der Maschinenstromkreis abgeschaltet und vor läufig blockiert wird. Ein anschließendes Ingangsetzen der Ma schine erfolgt in der Weise, daß durch Schließen des Sicher heitsschalters 2 die Versorgungsspannung der Ansteuerung 5 aufgeschaltet wird und diese nun mittels gesteuerter Impulse über den Ansteuerübertrager T₂ die Leistungsschalter 3, 4 ein schaltet.By actuating the safety switch 2 , the safety circuit 6 is first opened. The control 5 now has no supply voltage and the circuit breakers 3 , 4 are blocked ge, so that the machine circuit is switched off and is blocked before. A subsequent start-up of the machine takes place in such a way that the supply voltage of the control 5 is switched on by closing the safety switch 2 and this now switches the circuit breakers 3 , 4 by means of controlled pulses via the control transformer T 2 .

Mit der gezeigten Schutzschaltung bietet sich die zusätzliche Möglichkeit, die Ausgangsspannungen U_A mittels einer geeigneten Regelschaltung präzise zu regeln, indem die Ausgangsspannung U_A erfaßt wird und in Abhängigkeit von der gemessenen Spannung die Impulse der Ansteuerung 5 moduliert werden. Durch diese Rück koppelung läßt sich die Ausgangsspannung U_A wirkungsvoll regeln.The protective circuit shown offers the additional possibility of precisely regulating the output voltages U _A by means of a suitable control circuit, in that the output voltage U _{A is} detected and the pulses of the control 5 are modulated as a function of the measured voltage. Through this feedback, the output voltage U _{A can be} effectively regulated.

BezugszeichenlisteReference list

1 Lastteil
2 Sicherheitsschalter
3 Leistungsschalter
4 Leistungsschalter
5 Ansteuerung
6 Sicherheitsstromkreis
7 Regelung
8 Sicherung
U_A1 Ausgangsspannung
U_A2 Ausgangsspannung
U_An Ausgangsspannung
U_N Netzspannung
T₁ Hochfrequenzübertrager
T₂ Aussteuerübertrager
T₃ Wandler. 1 load section
2 safety switches
3 circuit breakers
4 circuit breakers
5 control
6 safety circuit
7 regulation
8 fuse
U _A1 output voltage
U _A2 output voltage
U _On output voltage
U _N mains voltage
T₁ high frequency transformer
T₂ level transmitter
T₃ converter.

Claims

1. Schutzschaltung zum Abschalten und vorläufigen Blockieren des Lastteils eines Maschinenstromkreises im Fall eines Eingriffs oder der Betätigung eines Sicherheitsschalters durch eine Bedienperson, mit einem Hochfrequenzübertrager (T₁), der die primärseitig zur Verfügung stehende Netz spannung (U_N) in die für den Betrieb des Maschinenstrom kreises erforderliche sekundärseitige Ausgangsspannung (U_A) wandelt, und mit einem auf das Übertragungsverhalten des Hochfrequenzübertragers (T₁) einwirkenden Steuerkreis mit einem Sicherheitsschalter (2), dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochfrequenzübertrager (T₁) primärseitig mindestens ein Leistungsschalter (3, 4) vorgeschaltet ist, dessen An steuerung (5) über einen Sicherheitsstromkreis (6) versorgt wird, der gegenüber Netzspannung (U_N) und Lastteil (1) gal vanisch getrennt ist und durch Betätigung des Sicherheits schalters (2) aktivierbar ist.1. Protection circuit for switching off and temporarily blocking the load part of a machine circuit in the event of an intervention or the actuation of a safety switch by an operator, with a high-frequency transformer (T₁), the primary side available network voltage (U _N ) in the for the operation of Machine current circuit required secondary-side output voltage (U _A ), and with a control circuit acting on the transmission behavior of the high-frequency transmitter (T₁) with a safety switch ( 2 ), characterized in that the high-frequency transmitter (T₁) upstream of at least one circuit breaker ( 3 , 4 ) is whose control ( 5 ) is supplied via a safety circuit ( 6 ) which is galvanically isolated from the mains voltage (U _N ) and load section ( 1 ) and can be activated by actuating the safety switch ( 2 ).

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Leistungsschalter mittels eines An steuerübertragers (T₂) erfolgt, dessen Eingangsspannung aus der Spannung im Sicherheitsstromkreis (6) gewonnen wird.2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that the operation of the circuit breaker by means of a control transformer (T₂), whose input voltage is obtained from the voltage in the safety circuit ( 6 ).

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem Sicherheitsschalter (2) eine Sicherung (8) angeordnet ist.3. Protection circuit according to claim 1 or claim 2, characterized in that a fuse ( 8 ) is arranged in series with the safety switch ( 2 ).

4. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsstromkreis (6) über die Netzspannung (U_N) gespeist und dieser gegenüber durch einen Wandler (T₃) galvanisch getrennt ist. 4. Protection circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the safety circuit ( 6 ) fed via the mains voltage (U _N ) and this is galvanically isolated from it by a converter (T₃).

5. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Trennung des Sicherheitsstromkreises (6) durch einen 50 Hz-Transformator erfolgt.5. Protection circuit according to claim 4, characterized in that the electrical isolation of the safety circuit ( 6 ) is carried out by a 50 Hz transformer.

6. Schutzschaltung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (T₃) über eine eigene Rege lung (7) verfügt.6. Protection circuit according to claim 4 or claim 5, characterized in that the converter (T₃) has its own regulation ( 7 ).