KR20120082411A

KR20120082411A - Attachment module with life monitoring for an electromagnetic switching device, and associated method

Info

Publication number: KR20120082411A
Application number: KR1020127007850A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 바이어; 볼프강 샤츠
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-07-23
Also published as: KR101560210B1; BR112012004018A2; EP2290666A1; CN102473533A; WO2011023463A1; BR112012004018B1; EP2290666B1

Abstract

본 발명은 인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 스위칭 피스를 갖는 스위칭 디바이스(9)에 접속되는 이동 플런저(moving plunger)(2)를 갖는 부가 모듈, 특히 통신 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 접촉부가 폐쇄되는 경우에 플런저(2)의 위치 변화(3)를 측정하기 위한 수단(4, 5)이 제공된다는 점에서 특징지어진다. 스위칭 디바이스의 수명을 모니터링하기 위한, 본 발명에 따른 연관된 방법이 또한 특정된다.The invention relates to an additional module, in particular a communication module, having a moving plunger 2 connected to a switching device 9 having at least one switching piece for switching a contact with contact material via an interface. will be. The invention is characterized in that means are provided for measuring the position change (3) of the plunger (2) when the contact is closed. An associated method according to the invention for monitoring the life of a switching device is also specified.

Description

전자기 스위칭 디바이스를 위한 수명 모니터링을 갖는 부가 모듈, 및 연관된 방법{ATTACHMENT MODULE WITH LIFE MONITORING FOR AN ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE, AND ASSOCIATED METHOD}ATTACHMENT MODULE WITH LIFE MONITORING FOR AN ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE, AND ASSOCIATED METHOD}

본 발명은 인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스에 접속되는 이동가능 플런저(movable plunger)를 갖는 부가(add-on) 모듈, 특히 통신 모듈에 관한 것이다.The invention relates to an add-on module, in particular a communication module, having a movable plunger connected via a interface to a switching device having at least one contact piece for switching a contact with contact material. will be.

본 발명은 또한, 인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스에 접속되는 이동가능 플런저를 갖는 부가 모듈, 특히 통신 모듈을 갖는 스위칭 디바이스의 수명종료(end-of-life) 모니터링을 위한 방법에 관한 것이다.The invention also relates to an end module of an additional module having a movable plunger, in particular a switching device having a communication module, connected to the switching device having at least one contact piece for switching the contact with the contact material via an interface. -of-life) is a method for monitoring.

전자기 스위칭 디바이스들은, 접촉기들, 회로 차단기들(breakers), 전력 계전기들(relays) 및 전력 스위치들을 포함한다. 상기 종류의 전자기 스위칭 디바이스들에 대해, 특히 접촉기들에 대해, 전자기 스위칭 디바이스의 활성화 상태에 필요한 경우와는 대조적으로, 다른 방식으로 실제 스위칭 상태를 분석할 수 있게 하기 위해, 전자기 스위칭 디바이스의 상기 실제 스위칭 상태를 검출하는 것이 다수의 애플리케이션 상황들에서 필요하다.Electromagnetic switching devices include contactors, circuit breakers, power relays and power switches. For electromagnetic switching devices of this kind, in particular for contactors, in order to be able to analyze the actual switching state in a different way, in contrast to the case necessary for the activation state of the electromagnetic switching device, Detecting a switching state is necessary in many application situations.

종래 기술에서 상기 종류의 검출은 검출 디바이스에 의해 실현된다. 이 경우에 하우징 내에 배열되는 것은, 플런저가 하나의 단부 위치로부터 다른 단부 위치로 이동되는 경우에 자신의 스위칭 상태를 변화시키는 기계적 스위칭 접촉부이다. 스위칭 접촉부의 스위칭 위치 및 따라서 전자기 스위칭 디바이스의 스위칭 상태가 분석 디바이스에 의해 검출될 수 있도록, 스위칭 접촉부는 전기적 리드들을 통해 분석 디바이스에 접속된다. 대부분의 경우들에서, 검출 디바이스는 전자기 스위칭 디바이스와 상이한 별개의 디바이스이다.In the prior art, this kind of detection is realized by a detection device. Arranged in the housing in this case is a mechanical switching contact that changes its switching state when the plunger is moved from one end position to another. The switching contact is connected to the analysis device via electrical leads such that the switching position of the switching contact and thus the switching state of the electromagnetic switching device can be detected by the analysis device. In most cases, the detection device is a separate device that is different from the electromagnetic switching device.

이와 관련하여, DE 10 2007 002 176 A1은 전자기 스위칭 디바이스의 스위칭 상태를 검출하기 위한 검출 디바이스를 개시한다. 전자기 스위칭 디바이스의 스위칭 상태를 검출하기 위한 검출 디바이스는, 플런저가 이동가능하게 장착되는 하우징을 갖는다. 플런저는 2개의 기계적 단부 위치들 사이에서 이동가능하고, 플런저의 단부 위치들은 전자기 스위칭 디바이스의 스위칭 상태에 대응한다. 하우징 내에 배열되는 것은 센서 디바이스이고, 상기 센서 디바이스에 의해 플런저가 단부 위치들 중 어디에 위치되는지가 검출될 수 있고, 상기 센서 디바이스에 의해 상기 플런저가 위치되는 단부 위치들에 대응하는 전기 신호가 방출될 수 있다. 센서 디바이스는, 플런저를 터치하지 않고 플런저의 위치를 검출할 수 있는 방식으로 구현된다.In this regard, DE 10 2007 002 176 A1 discloses a detection device for detecting a switching state of an electromagnetic switching device. The detection device for detecting a switching state of the electromagnetic switching device has a housing in which the plunger is moveably mounted. The plunger is movable between two mechanical end positions, the end positions of the plunger corresponding to the switching state of the electromagnetic switching device. Arranged in the housing is a sensor device, the sensor device can detect where the plunger is located and the electrical signal corresponding to the end positions where the plunger is located by the sensor device is to be emitted. Can be. The sensor device is implemented in such a way that the position of the plunger can be detected without touching the plunger.

그러나, 종래 기술의 바람직하지 않은 양상은, 필요한 경우 유지보수 활동(maintenance activity)의 과정에서 이루어질 시기적절한 대체를 허용하기 위한, 이용되는 스위칭 디바이스들의 유효 수명(useful life)의 종료(end)의 표시가 제공되지 않는다는 것이다.However, an undesirable aspect of the prior art is an indication of the end of the useful life of the switching devices used, to allow timely replacement to be made in the course of maintenance activity, if necessary. Is not provided.

그러므로, 본 발명의 근본적인 목적은, 수명종료 모니터링을 가능하게 하는, 스위칭 디바이스들을 위한 부가 모듈, 특히 통신 모듈을 생성하는 것이다.Therefore, an essential object of the present invention is to create an additional module, in particular a communication module, for switching devices, which enables end-of-life monitoring.

본 발명의 추가의 근본적인 목적은, 스위칭 디바이스의 간단한 수명종료 모니터링을 가능하게 하는 전술한 유형의 방법을 개시하는 것이다.It is a further fundamental object of the present invention to disclose a method of the type described above which enables simple end-of-life monitoring of a switching device.

상기 목적들은 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 통신 모듈에 의해, 그리고 청구항 제 9 항에 청구된 바와 같은 부가 모듈, 특히 통신 모듈을 갖는 스위칭 디바이스의 수명종료 모니터링을 위한 방법에 의해 달성된다. 개별적으로 또는 서로 조합하여 이용될 수 있는 바람직한 실시예들 및 전개들은 종속 청구항들의 청구 대상이다.The objects are achieved by a communication module with the features of claim 1 and by a method for end-of-life monitoring of an additional module as claimed in claim 9, in particular a switching device. Preferred embodiments and developments which can be used individually or in combination with each other are the subject matter of the dependent claims.

본 발명에 따라, 제 1 목적은, 인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스에 접속되는 이동가능 플런저를 갖는 부가 모듈, 특히 통신 모듈에 의해 달성된다. 이 경우에, 본 발명은 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 플런저의 위치의 변화를 측정하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 위치의 변화는 접촉부가 다수회 스위칭되기 때문에 접촉 재료의 침식(erosion)으로 인해 발생한다.According to the invention, a first object is achieved by an additional module, in particular a communication module, having a movable plunger connected via a interface to a switching device having at least one contact piece for switching a contact with a contact material. . In this case, the invention is characterized in that it has means for measuring a change in the position of the plunger when the contact is in a closed state, the change in position being caused by erosion of the contact material since the contact is switched multiple times. erosion).

본 발명의 바람직한 전개들은 종속 청구항 제 2 항 내지 제 8 항으로부터 유도될 수 있다.Preferred developments of the invention can be derived from the dependent claims 2 to 8.

특히 바람직한 실시예 변형에 따라, 플런저의 위치의 변화를 측정하기 위한 수단은 센서를 포함하고, 플런저는 센서에 의해 검출될 수 있는 엘리먼트를 갖는다.According to a particularly preferred embodiment variant, the means for measuring the change in position of the plunger comprises a sensor, the plunger having an element that can be detected by the sensor.

엘리먼트가 플런저에 고정적으로 부착된 자석인 경우가 또한 바람직하다.It is also preferred if the element is a magnet fixedly attached to the plunger.

다른 바람직한 실시예 변형에 따라, 스위칭 디바이스는 센서로부터 수신된 센서 신호를 분석하기 위한 프로세서를 갖고, 이에 의해, 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 접촉부의 침식의 결과로서 플런저의 위치의 변화를 결정하는 것이 가능하다.According to another preferred embodiment variant, the switching device has a processor for analyzing the sensor signal received from the sensor, thereby determining a change in the position of the plunger as a result of erosion of the contact when the contact is in the closed state. It is possible to do

프로세서는 바람직하게, 위치의 변화의 값들을 로깅(log)하고, 상기 값들을 저장된 경험적(empirical) 값들과 비교하기 위해 기능한다.The processor preferably functions to log the values of the change in position and to compare the values with the stored empirical values.

스위칭 디바이스가, 프로세서에 의해 조사된(ascertained) 정보를 전달하기 위해 기능하는 통신 인터페이스를 갖는다면 더욱 바람직하다.It is further desirable if the switching device has a communication interface that functions to convey information ascertained by the processor.

추가의 바람직한 실시예 변형에 따라, 통신 인터페이스는 버스에 접속을 위해 제공된다.According to a further preferred embodiment variant, a communication interface is provided for connection to the bus.

이 경우에, 버스는 AS-인터페이스 또는 IO-링크라면 바람직하다.In this case, it is preferred if the bus is an AS-interface or an IO-link.

추가의 목적은 청구항 제 9 항에 개시된 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다.A further object is achieved by a method having the features disclosed in claim 9.

인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스에 접속되는 이동가능 플런저를 갖는 부가 모듈, 특히 통신 모듈을 갖는 스위칭 디바이스의 수명종료 모니터링을 위한 본 발명에 따른 방법은, 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 플런저의 위치의 변화가 수단에 의해 측정되는 것을 특징으로 하고, 위치의 변화는 접촉부가 다수회 스위칭되기 때문에 접촉부의 침식으로 인해 야기된다.According to the invention for the end-of-life monitoring of an additional module with a movable plunger, in particular a switching device with a communication module, connected via the interface to a switching device with at least one contact piece for switching a contact with a contact material. The method is characterized in that the change in the position of the plunger is measured by means when the contact is in the closed state, the change in position being caused by the erosion of the contact because the contact is switched many times.

특히 바람직한 실시예 변형에 따라, 위치의 변화에 대해 조사된 값은 저장된 값들과 비교되고, 스위칭 디바이스의 수명종료에 관한 정보는 상기 비교로부터 유도된다.According to a particularly preferred embodiment variant, the value investigated for the change in position is compared with the stored values and the information regarding the end of life of the switching device is derived from said comparison.

본 발명의 추가의 이점들 및 구현들은 개략도와 함께 취해진 예시적인 실시예들을 참조하여 아래에서 설명된다.Further advantages and implementations of the invention are described below with reference to exemplary embodiments taken in conjunction with the schematic.

도 1은 스위칭 디바이스의 수명종료 모니터링을 위한 수단을 갖는, 부가 모듈, 특히 통신 모듈을 갖는 스위칭 디바이스를 구성하는 발명적 조합을 개략적 표현으로 도시한다.1 shows in schematic representation an inventive combination constituting a switching device with an additional module, in particular a communication module, with means for end-of-life monitoring of the switching device.

도 1은 좌측 상의 제 1 위치 및 우측 상의 제 2 위치에 플런저(2)를 갖는 본 발명에 따른 부가 모듈(1)을 도시한다. 스위칭 디바이스의 수명에 걸친 다수의 스위칭 동작들의 결과로서, 접촉 재료는 침식으로 인해 닳아 없어진다(wear away). 그러므로, 스위칭 디바이스의 유효 수명은 여전히 존재하는 접촉 재료의 양, 즉 다시 말해 접촉 재료의 두께에 따르고, 따라서 모니터링되어야만 한다. 접촉부 침식은, 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 플런저(2)의 위치의 변화(3)를 야기한다. 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에, 도면에서 2개의 위치들로 표시된 바와 같은 플런저(2)의 위치의 변화(3)는 따라서 접촉부 침식의 표시이고, 그러므로 본 발명에 따라 센서(4)의 도움으로 측정된다. 이 목적을 위해, 제시된 예시적인 실시예에서, 센서(4)는 플런저(2)에 고정적으로 부착된 자석(5)의 자기장을 검출하고, 그에 따라, 바람직하게 스위칭 디바이스(9)에 통합되고 상기 센서 신호를 분석하는 프로세서(6)에 센서 신호를 라우팅한다. 위치의 변화(3)에 대해 측정된 값과 비교되는 경험적 값들은 프로세서(6)에 저장된다. 스위칭 디바이스(9)의 수명종료에 관한 정보는 상기 비교로부터 유도된다. 위치의 변화(3)는 특히, 폐쇄 동안 및 무빙백(moving back)할 때 플런저(2)에 의해 이동된 경로에 대한 시간 측정으로부터 결정될 수 있다. 시간 측정은, 폐쇄 동작 동안 플런저(2)의 자석(5)이 센서(4)에 의해 검출되는 경우에 개시하고, 접촉부의 폐쇄 이후에 플런저(2)가 후퇴(drops back)하고 동시에 자석(5)이 센서(4)에 의해 다시 검출되는 경우에 종료한다.1 shows an additional module 1 according to the invention with a plunger 2 in a first position on the left side and a second position on the right side. As a result of many switching operations over the life of the switching device, the contact material wears away due to erosion. Therefore, the useful life of the switching device still depends on the amount of contact material that is present, ie the thickness of the contact material, and thus must be monitored. Contact erosion causes a change 3 in the position of the plunger 2 when the contact is in the closed state. In the case where the contact is in the closed state, the change 3 of the position of the plunger 2 as indicated by two positions in the figure is thus an indication of contact erosion, and therefore the aid of the sensor 4 according to the invention. Is measured. For this purpose, in the exemplary embodiment shown, the sensor 4 detects the magnetic field of the magnet 5 fixedly attached to the plunger 2, and is thus preferably integrated in the switching device 9 and said The sensor signal is routed to the processor 6 which analyzes the sensor signal. The empirical values compared with the values measured for the change of position 3 are stored in the processor 6. Information regarding the end of life of the switching device 9 is derived from the comparison. The change in position 3 can be determined in particular from the time measurement for the path traveled by the plunger 2 during closing and when moving back. The time measurement starts when the magnet 5 of the plunger 2 is detected by the sensor 4 during the closing operation, after which the plunger 2 drops back and at the same time the magnet 5 Is detected when the sensor 4 is detected again.

접촉부의 침식으로 인해, 경로의 길이의 증가와 따라서 측정된 시간의 증가가 존재하고, 이로부터 플런저(2)의 위치의 변화(3)가 유도될 수 있다.Due to the erosion of the contacts, there is an increase in the length of the path and thus an increase in the measured time from which a change 3 of the position of the plunger 2 can be induced.

프로세서(6)는 상기 정보를 제어기(8)에 전달할 수 있게 하기 위해 통신 인터페이스(7)를 갖는다.The processor 6 has a communication interface 7 to enable the transfer of this information to the controller 8.

센서(4)는 스위칭 디바이스(9)의 상부 상에 장착될 수 있는 서브어셈블리(본 명세서에 도시되지 않음) 내의 프로세서(9)와 함께 결합될 수 있다.The sensor 4 can be coupled with the processor 9 in a subassembly (not shown here) which can be mounted on top of the switching device 9.

스위칭 디바이스 상으로 장착될 수 있는 본 발명의 부가 모듈, 특히 통신 모듈은, 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에, 플런저의 위치의 변화 ? 상기 위치의 변화는 접촉부가 다수회 스위칭되기 때문에 접촉 재료의 침식으로 인해 야기됨 ? 의 측정에 기초하여 스위칭 디바이스의 가능한 수명종료에 관하여 추론들(deductions)이 이루어지게 하고, 그에 따라 스위칭 디바이스가, 자신의 잠재적 장애 이전의 양호한 시간에 대체될 수 있게 한다는 것을 특징으로 한다.The additional module of the invention, in particular the communication module, which can be mounted onto the switching device, changes the position of the plunger when the contact is in the closed state. This change in position is caused by erosion of the contact material since the contact is switched many times. Deductions are made regarding the possible end of life of the switching device based on the measurement of s i, so that the switching device can be replaced at a good time before its potential failure.

Claims

인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스(9)에 접속되는 이동가능 플런저(movable plunger)를 갖는 부가(add-on) 모듈, 특히 통신 모듈(1)로서,
상기 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 상기 플런저(2)의 위치의 변화(3)를 측정하기 위한 수단(4, 5)이 제공되는,
부가 모듈.Via an interface, an add-on module, in particular a communication module 1, having a movable plunger connected to a switching device 9 having at least one contact piece for switching a contact with a contact material )as,
Means 4, 5 are provided for measuring the change 3 of the position of the plunger 2 when the contact is in the closed state,
Additional module.

제 1 항에 있어서,
상기 플런저의 상기 위치의 변화(3)를 측정하기 위한 수단은 센서(4)를 포함하고, 상기 플런저(2)는 상기 센서(4)에 의해 검출될 수 있는 엘리먼트(5)를 갖는,
부가 모듈.The method of claim 1,
The means for measuring the change 3 of the position of the plunger comprises a sensor 4, the plunger 2 having an element 5 which can be detected by the sensor 4,
Additional module.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 엘리먼트는 상기 플런저(2)에 고정적으로 부착된 자석(5)인,
부가 모듈.The method according to claim 1 or 2,
The element is a magnet 5 fixedly attached to the plunger 2,
Additional module.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 디바이스(9)는 상기 센서로부터 수신된 센서 신호를 분석하기 위한 프로세서(6)를 갖고,
상기 프로세서(6)에 의해, 상기 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 상기 접촉부의 침식(erosion)의 결과로서 상기 플런저(2)의 상기 위치의 변화(3)를 결정하는 것이 가능한,
부가 모듈.The method according to any one of claims 1 to 3,
The switching device 9 has a processor 6 for analyzing a sensor signal received from the sensor,
By the processor 6 it is possible to determine the change 3 of the position of the plunger 2 as a result of the erosion of the contact when the contact is in the closed state,
Additional module.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서(6)는, 상기 위치의 변화(3)의 값들을 로깅(log)하고, 상기 값들을 저장된 경험적(empirical) 값들과 비교하기 위해 기능하는,
부가 모듈.The method according to any one of claims 1 to 4,
The processor 6 functions to log the values of the change 3 of the position and to compare the values with stored empirical values,
Additional module.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 디바이스(9)는 상기 프로세서(6)에 의해 조사된(ascertained) 정보를 전달하기 위해 이용되는 통신 인터페이스(7)를 갖는,
부가 모듈.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The switching device 9 has a communication interface 7, which is used to convey information ascertained by the processor 6,
Additional module.

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통신 인터페이스(7)는 버스에 접속시키기 위해 제공되는,
부가 모듈.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The communication interface 7 is provided for connecting to the bus,
Additional module.

제 7 항에 있어서,
상기 버스는 AS-인터페이스 또는 IO-링크인,
부가 모듈.The method of claim 7, wherein
The bus is an AS-interface or an IO-link,
Additional module.

인터페이스를 통해, 접촉 재료를 갖는 접촉부를 스위칭하기 위한 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 스위칭 디바이스(9)에 접속되는 이동가능 플런저를 갖는 부가 모듈, 특히 통신 모듈(1)을 갖는 스위칭 디바이스(9)의 수명종료(end-of-life) 모니터링을 위한 방법으로서,
상기 접촉부가 폐쇄된 상태에 있는 경우에 상기 플런저(2)의 위치의 변화(3)는 수단(4, 5)을 통해 측정되는,
수명종료 모니터링을 위한 방법.Of an additional module with a movable plunger, in particular a switching device 9 with a communication module 1, connected via a interface to a switching device 9 having at least one contact piece for switching a contact with a contact material. As a method for end-of-life monitoring,
The change 3 of the position of the plunger 2 when the contact is in the closed state is measured via means 4, 5,
Method for end-of-life monitoring.

제 9 항에 있어서,
상기 위치의 변화(3)에 대해 조사된 측정된 값은 저장된 값들과 비교되고, 상기 스위칭 디바이스의 수명종료에 관한 정보는 상기 비교로부터 유도되는,
수명종료 모니터링을 위한 방법.The method of claim 9,
The measured value investigated for the change (3) of the position is compared with the stored values, and the information about the end of life of the switching device is derived from the comparison,
Method for end-of-life monitoring.