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    • 专利摘要:
    EinSicherheitsschalter, der insbesondere zum Überwachen einer Schutztür an einerautomatisierten Anlage ausgebildet ist, besitzt einen Betätiger (16)und einen Sensor (18). Der Betätiger(16) weist zumindest ein Bauelement (42) auf, das dazu ausgebildetist, ein von einer Schließpositionder SchutztürabhängigesSendesignal (54) zu erzeugen. Gemäß einem Aspekt der Erfindungbesitzt der Betätiger(16) ein Befestigungsmittel (70), das mit dem Bauelement (42) soverbunden ist, dass das Bauelement (42) ohne Befestigungsmittel(70) funktionslos ist oder beim Lösen des Befestigungsmittels(70) funktionslos wird.
    公开号:DE102004016632A1
    申请号:DE200410016632
    申请日:2004-03-29
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Jürgen PULLMANN；Christoph Zinser
    申请人:Pilz GmbH and Co KG；
    IPC主号:H03K17-95
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter zum Überwacheneiner Schließpositionzweier relativ zueinander beweglicher Teile, insbesondere zum Überwacheneiner Schutztüran einer automatisierten Anlage, mit einem Betätiger und mit einem Sensor,die an jeweils einem der Teile fixierbar sind, wobei der Betätiger zumindestein Bauelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein von der Schließpositionder Teile abhängigesSendesignal zu erzeugen, und wobei der Sensor dazu ausgebildet ist,das Sendesignal auszuwerten, um die Schließposition zu detektieren.
    [0002] Einsolcher Sicherheitsschalter ist aus DE 197 11 588 A1 bekannt.
    [0003] Gattungsgemäße Sicherheitsschalterwerden vor allem im Bereich der Maschinen- und Anlagensicherheiteingesetzt, um Personen vor Gefahren, die von einer automatisiertarbeitenden Anlage ausgehen, zu schützen. Neben anderen Schutzmaßnahmen,wie beispielsweise Lichtschranken, Trittmatten, Zwei-Hand-Schalternetc. werden in solchen Anlagen häufigauch Schutztüren,Schutzklappen und ähnlicheszur Absicherung eingesetzt. Die Schutztüren sind mit einer Betätiger-Sensor-Kombinationversehen, die ein Öffnender Schutztürzuverlässig,insbesondere (ein-) fehlersicher, erkennen müssen, so dass die Maschineoder Anlage gegebenenfalls in einen gefahrlosen Zustand versetztwerden kann. Geeignete Betätiger-Sensor-Kombinationenfallen damit in den Bereich derjenigen Bauteile, die für ihre Verwendungeine entsprechende Zertifizierung von Seiten zuständiger Aufsichtsbehörden benötigen. Dievorliegende Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf Sicherheitsschalterder eingangs genannten Art, die zumindest die Kategorie 3, bevorzugtsogar die höchsteKategorie 4, der einschlägigeneuropäischenNorm EN 954-1 oder vergleichbare Sicherheitsanforderungen für eine Verwendungzur Absicherung von technischen Anlagen erfüllen.
    [0004] Unterden gattungsgemäßen Sicherheitsschalternhaben berührungsloseBetätiger-Sensor-Kombinationeneine zunehmende Aufmerksamkeit gewonnen. Derartige Sicherheitsschalterbasieren in aller Regel auf magnetischen und/oder elektromagnetischenKopplungen zwischen Betätigerund Sensor, die beim Öffnender Schutztürunterbrochen oder gestörtwerden. Sicherheitsschalter, die auf einer magnetischen Kopplungbasieren, eignen sich für Anwendungenim Bereich der spanabhebenden Bearbeitung von metallischen Werktücken nurbedingt, da in diesen Fällendie Gefahr besteht, dass Metallspäne am Betätiger und/oder am Sensor hängen bleiben,was dessen Funktion beeinträchtigenkann. Sicherheitsschalter, die auf der Verwendung eines Transpondersberuhen, besitzen diesen Nachteil nicht und sind daher auch im Rahmender vorliegenden Erfindung bevorzugt. Die Erfindung ist jedoch vonder verwendeten Technologie grundsätzlich unabhängig undkann gleichermaßenauch bei anderen einschlägigenSicherheitsschaltern angewendet werden.
    [0005] DieAbsicherung der Gefahrstellen durch Schutztüren mit entsprechenden Sicherheitsschalternerschwert natürlicheinen bewussten Zugang in den Gefahrenbereich der automatisiertenAnlage. Daher kommt es in der Praxis vor, dass die Sicherheitsschaltervon den Bedienpersonen der Anlage manipuliert oder gänzlich entferntwerden, beispielsweise um eine Beladung der automatisierten Anlage mitWerkstückenzu erleichtern. Damit derartige Manipulationen nicht ohne Weiteresmöglichsind, werden bei gattungsgemäßen Anlagenhäufigzwei redundante Sicherheitsschalter verwendet, wobei einer manchmalnoch durch eine verdeckte Montage gesichert ist.
    [0006] Derauf diese Weise realisierte Manipulationsschutz ist jedoch relativteuer, da fürdie Absicherung einer Schutztürhiernach stets doppelte Material- und Montagekosten anfallen.
    [0007] Aus DE 102 16 225 A1 istein gattungsgemäßer Sicherheitsschalterbekannt, der überein elektromagnetisches Zuhaltesystem verfügt. Letzteres beinhaltet einenElektromagneten, der dazu dient, ein Öffnen der Schutztür beispielsweiseerst dann zu ermöglichen,wenn die abgesicherte Anlage in einen gefahrlosen Ruhezustand gelangtist, wenn also beispielsweise ein bewegter Antrieb vollständig ausgelaufenist. Um die Zuhaltung durch die elektromagnetischen Kräfte zuverlässig zukontrollieren, wird vorgeschlagen, dass am Betätiger ein oder mehrere zusätzlicheSensorelemente angeordnet sind, mit denen das vom Elektromagnetengenerierte Magnetfeld und damit die Zuhaltung kontrollierbar ist.In einem konkreten Ausführungsbeispielist vorgeschlagen, als Sensorelement einen Reed-Kontakt zu verwenden,der die Aktivierung eines im Betätigerangeordneten Transponders freigibt oder verhindert. Ein echter Manipulationsschutzist damit jedoch nicht verbunden, da der beschriebene Sicherheitsschalter einfachumgangen werden kann, indem man den Betätiger von dem beweglichen Teilder Schutztürdemontiert und am feststehenden Teil der Schutztür im Bereich des Sensors befestigt,beispielsweise mit einem Klebestreifen auf dem Sensor festklebt.Um eine solche Manipulation zumindest zu erschweren, muss dieserbekannte Sicherheitsschalter daher auch durch einen zweiten, vorzugsweiseversteckt angeordneten Sicherheitsschalter ergänzt werden.
    [0008] Aus DE 102 22 186 C1 istein Sicherheitsschalter bekannt, der mit einem einfach aufgebauten Betätiger manipulationssicherbetätigbarsein soll, wobei insbesondere der Schaltabstand einfach und manipulationssichereinstellbar sein soll. Vorgeschlagen wird hierzu ein Betätiger, deranstelle eines Transponders lediglich einen LC-Schwingkreis besitzt.Im Sensor ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, die eine vom LC-Schwingkreis nachdessen Anregung emittierte Energiemenge bestimmt und mit einem voreingestelltenSchwellenwert vergleicht. Auch dieser bekannte Sicherheitsschalterist jedoch nicht davor geschützt,dass der Betätigermit dem LC-Schwingkreis vom beweglichen Teil der Schutztür demontiertund im Bereich des Sensors angeordnet wird.
    [0009] Vordiesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,einen Sicherheitsschalter der eingangs genannten Art anzugeben,der auf kostengünstigeWeise einen verbesserten Manipulationsschutz bietet.
    [0010] DieseAufgabe wird gemäß einemAspekt der vorliegenden Erfindung durch einen Sicherheitsschalterder eingangs genannten Art gelöst,bei dem der Betätigerein Befestigungsmittel zum Befestigen an dem einen der Teile aufweist,wobei das Befestigungsmittel mit dem Bauelement so verbunden ist, dassdas Bauelement ohne Befestigungsmittel funktionslos ist oder beimLösen desBefestigungsmittels funktionslos wird.
    [0011] Derneue Sicherheitsschalter verfügtdamit überein Befestigungsmittel mit einer Doppelfunktion. Es dient zum einenin an sich bekannter Weise dazu, den Betätiger physisch an dem einender beweglichen Teile zu befestigen. Darüber hinaus besitzt das Befestigungsmittelnun jedoch auch eine schaltungstechnische Funktion. Nur dann, wenndas Befestigungsmittel ordnungsgemäß installiert ist, ist derBetätigerin der Lage, die ihm übertrageneFunktion im Zusammenspiel mit dem Sensor zu erfüllen. Ohne Befestigungsmittelfunktioniert der Betätigernicht oder zumindest nicht wie im Normalbetrieb vorgesehen. Dabeikann das Nicht-Funktionieren des Betätigers reversibel oder irreversibelsein. Im erstgenannten Fall würdeder Betätigerordnungsgemäß funktionieren,sobald die Befestigungsmittel wie vorgesehen installiert sind. Damitist es grundsätzlichmöglich,den Betä tigerzu demontieren und an anderer Stelle wieder zu montieren, soferndas erforderliche Befestigungsmittel zur Verfügung steht. Der letztgenannteFall beinhaltet demgegenüber,dass der Betätigerbei einer Demontage zerstörtwird. Praktische Ausführungsbeispielefür beideAlternativen sind weiter unten beschrieben.
    [0012] Derneue Sicherheitsschalter besitzt gegenüber allen bislang bekanntenSicherheitsschaltern den Vorteil, dass ein weiterer Betrieb derAnlage nach Demontage des Betätigersgar nicht möglichist oder zumindest mit einem erheblich höheren Aufwand als bislang verbundenist. In dem Fall, dass ein Entfernen der Befestigungsmittel denBetätigerreversibel funktionslos macht, ist zwar eine Manipulation des Sicherheitsschaltersnicht gänzlichausgeschlossen. Dies gilt jedoch auch für die bislang praktizierteVorgehensweise, wonach zwei sich ergänzende Sicherheitsschalterverwendet wurden. Realistisch beurteilt man die Gefahr von Manipulationen daherauch anhand des damit verbundenen Aufwandes. Wenn der Aufwand ehergering ist und die Manipulation zudem problemlos rückgängig gemachtwerden kann, ist die Versuchung einer Manipulation sehr groß.
    [0013] Beidem neuen Sicherheitsschalter müsste derBetätigermit dem zugehörigenBefestigungsmittel wieder "richtig" montiert werden.Eine provisorische Befestigung im Bereich des Sensors genügt im Gegensatzzu bisherigen Sicherheitsschaltern nicht mehr. Der Aufwand und auchdie bei einer Manipulation hinterlassenen Spuren reduzieren dieWahrscheinlichkeit von Manipulationen erheblich.
    [0014] Einreversibles Funktionslosmachen des Betätigers bei Entfernen der Befestigungsmittelbesitzt den Vorteil, dass der Sicherheitsschalter bei einer gewolltenDemontage, beispielsweise bei einer Umrüstung der überwachten Anlage, nicht unbrauchbar wird.Ein irreversibles Funktionsloswerden erhöht in einem solchen Fall dieKosten, vergrößert allerdings auchden Manipulationsschutz.
    [0015] Inbeiden Fällenbietet der neue Sicherheitsschalter einen Manipulationsschutz, derzumindest dem bislang erreichten Niveau entspricht. Im Unterschiedzum Stand der Technik ist dieses Sicherheitsniveau jedoch mit einemeinzigen Sicherheitsschalter und auf technisch sehr einfache undkostengünstige Weisemöglich.Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
    [0016] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung weist der Betätiger des neuen Sicherheitsschalterszumindest zwei Bauelemente auf, die mit Hilfe des Befestigungsmittelsfunktionsfähigmiteinander verbunden sind.
    [0017] DieseAusgestaltung ist sehr einfach und kostengünstig zu realisieren. Sie eignetsich insbesondere fürSicherheitsschalter auf Transponderbasis, bei denen im Betätiger typischerweiseein integrierter Schaltkreis mit dem Transpondercode und ein Antennenelementvorhanden sind. Trennt man die Verbindung zwischen diesen beidenBauelementen elektrisch auf, kann diese Trennung durch leitfähige Befestigungsmitteleinfach wiederhergestellt werden. Elektrischen Trennstellen sindbevorzugt verdeckt ausgeführt,so dass füreinen Bediener, der den genannten Sicher heitsschalter nicht im Detail kennt,der Manipulationsschutz nicht ersichtlich ist.
    [0018] Ineiner weiteren Ausgestaltung weist der Betätiger zumindest zwei Befestigungsmittelauf, und die zumindest zwei Bauelemente sind mit Hilfe jedes derzwei Befestigungsmittel funktionsfähig miteinander verbunden.
    [0019] DieseAusgestaltung zeigt sich im Hinblick auf die Zuverlässigkeitund Verfügbarkeitdes neuen Sicherheitsschalters als vorteilhaft. Da es im Rahmender vorliegenden Erfindung vor allem darauf ankommt, eine vollständige Demontagedes Betätigers vonseinem vorgesehenen Montageort zu verhindern, genügt es, einBefestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube, zum Funktionslosmachendes Betätigerszu verwenden. Die doppelte Ausführungsichert einen störungsfreierenNormalbetrieb, insbesondere bei Kontaktschwierigkeiten. Alternativhierzu ist es grundsätzlichjedoch auch denkbar, mehrere Befestigungsmittel redundant zueinanderzu verwenden, so dass der Betätigerbereits funktionslos wird, wenn nur eines der Befestigungsmittelentfernt wird. In diesem Fall ergibt sich ein höherer Manipulationsschutz.
    [0020] Ineiner weiteren Ausgestaltung enthält der Betätiger ein Schaltelement, dasmit dem Befestigungsmittel gekoppelt ist.
    [0021] DieseAusgestaltung ermöglichtes, die Schaltstellung des Schaltelements abhängig von dem Befestigungsmittelzu variieren. Damit ist gewissermaßen ein Ein- und Ausschaltendes Betätigers mitHilfe des Befestigungsmittels möglich.Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass der Betätiger mit einergrö ßeren Zuverlässigkeitfunktionsfähigbzw. funktionslos gemacht werden kann. Darüber hinaus bietet diese Ausgestaltungeine größere Flexibilität, indemabhängigvon dem Befestigungsmittel beispielsweise zwei oder mehr unterschiedlicheSendesignale erzeugt werden. Nur eines der Sendesignale signalisierteine ordnungsgemäße Funktionim Sinne der Erfindung. Jedes andere Sendesignal ist ein „Nicht-Funktionieren" im Sinne der Erfindung.Daraus könnendann Diagnosedaten abgeleitet werden, anhand deren man beispielsweiseeinen Manipulationsversuch auch nachträglich erkennen kann.
    [0022] Ineiner weiteren Ausgestaltung ist das Schaltelement ein magnetischbetätigbaresSchaltelement, insbesondere ein Reed-Kontakt, und das Befestigungsmittelbeinhaltet einen Magneten.
    [0023] DieseAusgestaltung ist sehr robust und damit auch für raue gut Industrieumgebungengeeignet. Darüberhinaus kann der Betätigerdieser Ausgestaltung so realisiert werden, dass er ohne eigene Energieversorgungauskommt. Hierdurch vereinfacht sich die Montage und Wartung desneuen Sicherheitsschalters.
    [0024] Ineiner weiteren Ausgestaltung enthält der Betätiger einen Transponder, derin Abhängigkeitvon dem Befestigungsmittel das Sendesignal erzeugt.
    [0025] Transpondersind elektrische Schaltungen, die eine individuelle Codierung enthaltenund diese auf ein entsprechendes Abfragesignal hin ausstrahlen.Im Rahmen der vorliegenden Erfindung trägt ein Transponder auf Grundder individuellen Codierung zu einer noch höheren Manipulationssicherheitbei. Die Anfertigung eines Duplikats des Betätigers ist nur mit erheblichemAufwand und Know-how möglich, wenn überhaupt.
    [0026] Ineiner weiteren Ausgestaltung besitzt der Transponder ein Antennenelementund einen Signalerzeugungsschaltkreis, wobei das Schaltelement dasAntennenelement und den Signalerzeugungsschaltkreis wahlweise miteinanderverbindet.
    [0027] DieseAusgestaltung ist eine sehr einfache und dabei sehr wirkungsvolleMöglichkeit,um den gewünschtenManipulationsschutz zu realisieren. Darüber hinaus lässt sichdiese Ausgestaltung mit Hilfe von handelsüblichen Bauteilen realisieren.
    [0028] Ineiner weiteren Ausgestaltung besitzt der Transponder einen Signalerzeugungsschaltkreis,in dem das Schaltelement integriert ist.
    [0029] Derzeitbekannte, handelsüblicheTransponder verfügennicht überein integriertes Schaltelement, das für den vorliegenden Zweck geeignetist. Insofern ist diese Ausgestaltung zunächst mit einem größeren Aufwandverbunden, da die Integration eines solchen Schaltelements eine Änderungim schaltungstechnischen Layout des Transponders erfordert. Andererseitsermöglichtdiese Ausgestaltung eine noch höhereManipulationssicherheit, da das Schaltelement in dieser Ausgestaltungweder ersichtlich noch zugänglichist. Mit zunehmender Stückzahl amortisierensich dann auch die Kosten fürdie Änderungim Transponderdesign.
    [0030] Ineiner weiteren Ausgestaltung ist der Betätiger dazu ausgebildet, inAbhängigkeitvon dem Befestigungsmittel eines von zumindest zwei verschiedenenSendesignalen zu erzeugen.
    [0031] Wiebereits weiter oben angesprochen, bietet eine solche Ausgestaltungeine höhereFlexibilität beider praktischen Gestaltung. Darüberhinaus ist in dieser Ausgestaltung eine sehr einfache Diagnose möglich. Beispielsweisesendet ein Transponder bei ordnungsgemäß installiertem Befestigungsmittel, d.h.in einem ersten Betriebszustand, eine erste Transpondercodierung,und ohne Befestigungsmittel eine zweite, unterschiedliche Transpondercodierung. Dannlässt sichder Zustand "Schutztür geöffnet" daran erkennen,dass überhauptkein Transpondersignal empfangen wird, weil der Abstand zwischen Transponderund Sensor zu groß ist.Anhand des empfangenen Transpondersignals kann andererseits zwischenden Zuständen "Betätiger ordnungsgemäß installiert" und "Betätiger manipuliert" unterschieden werden.Die dem Sicherheitsschalter nachgeordnete Auswerteeinheit besitztdamit die Möglichkeit,auf die verschiedenen Zuständeindividuell zu reagieren, beispielsweise ein Alarmsignal zu erzeugen,das die Manipulation an eine übergeordneteStelle meldet. Diese bevorzugte Ausgestaltung erhöht den Manipulationsschutzsomit weiter.
    [0032] Ineiner weiteren Ausgestaltung beinhaltet der Betätiger zumindest zwei Transponder,die in Abhängigkeitvon dem Befestigungsmittel alternativ zueinander funktionsfähig geschaltetsind.
    [0033] DieseAusgestaltung ermöglichteine einfache Diagnose der zuvor beschriebenen Art, wobei in diesemFall handelsübliche Transponderverwendet werden können.Die oben genannten Vorteile sind daher mit dieser Ausgestaltungerreichbar, ohne in das schaltungstechnische Layout des Transponders eingreifenzu müssen.Damit ist diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft für die schnelleRealisierung des neuen Sicherheitsschalters und/oder für die Produktiondes neuen Sicherheitsschalters in geringen Stückzahlen.
    [0034] Ineiner weiteren Ausgestaltung ist das Befestigungsmittel irreversibel.Insbesondere beinhaltet es eine Klebeverbindung und/oder eine sogenannte Sicherungsschraube,die jeweils nur eine einmalige Montage zulassen. Im letztgenanntenFall ist es bevorzugt, wenn in der Sicherungsschraube ein Magnet integriertist, der bevorzugt ein entsprechendes Schaltelement im Betätiger aktiviert.Bei Verwendung einer Klebeverbindung ist es besonders bevorzugt, wennder Betätigerein folienartiges "Gehäuse" besitzt, das beimgewaltsamen Lösender Klebeverbindung zerreißt,so dass ein integriertes Antennenelement von dem Signalerzeugungsschaltkreisabgerissen wird.
    [0035] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehendnoch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0036] Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in dernachfolgenden Beschreibung nähererläutert.Es zeigen:
    [0037] 1 eineschematische Darstellung einer automatisierten Anlage mit einerSchutztür,die über denneuen Sicherheitsschalter abgesichert ist,
    [0038] 2 einevereinfachte Darstellung eines Betätigers für den neuen Sicherheitsschaltergemäß einemersten Ausführungsbeispiel,
    [0039] 3 einvereinfachtes elektrisches Schaltbild für den Betätiger aus 2,
    [0040] 4 einvereinfachtes elektrisches Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispielsdes neuen Sicherheitsschalters,
    [0041] 5 einweiteres Ausführungsbeispieldes neuen Sicherheitsschalters, und
    [0042] 6 einweiteres Ausführungsbeispieldes neuen Sicherheitsschalters.
    [0043] In 1 istein Ausführungsbeispieldes neuen Sicherheitsschalters mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.Der Sicherheitsschalter 10 dient hier zum Überwachender Schließpositioneiner Schutztür 12, dieihrerseits zum Absichern einer automatisiert arbeitenden Anlagevorgesehen ist. Beispielhaft ist die automatisiert arbeitende Anlagehier als Roboter 14 dargestellt. Der Einsatzbereich desneuen Sicherheitsschalters 10 ist jedoch nicht auf dieseskonkrete Anwendungsbeispiel beschränkt. Generell kann der neueSicherheitsschalter zum Überwachenjeder (Schließ-)positionzweier relativ zueinander beweglicher Teile verwendet werden. Diesbeinhaltet beispielsweise auch die Überwachung einer Kolbenpositionrelativ zu einem Kolbenzylinder oder relativ zu einem anderen Kolben.
    [0044] DerSicherheitsschalter 10 beinhaltet einen Betätiger 16 undeinen Sensor 18. Der Betätiger 16 ist an derSchutztür 12 angebracht.Der Sensor 18 ist an einer Wand 20 (oder an einemhier nicht dargestellten Rahmen für die Schutztür 12)angebracht. Im geschlossenen Zustand der Schutztür 12 (hier nicht dargestellt)befindet sich der Betätiger 16 inräumlicherNähe zumSensor 18. Der Sensor 18 kann diesen Zustand aufGrund eines vom Betätiger 16 erzeugtenSendesignals erkennen. Beim Öffnender Schutztür 12 wirdder Betätiger 16 vomSensor 18 entfernt, was zur Folge hat, dass der Sensor 18 eine entsprechendeMeldung fürein nachfolgendes Sicherheitsschaltgerät 22 erzeugt.
    [0045] DerSensor 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel über zweiLeitungen 24, 26 mit dem Sicherheitsschaltgerät 22 verbunden.Eine erste Leitung 24 führt vomSicherheitsschaltgerät 22 zumSensor 18. Über dieseLeitung kann das Sicherheitsschaltgerät 22 Testsignale anden Sensor 18 übertragen,um dessen Funktionssicherheit zu überprüfen. Ein geeignetes Verfahrenhierzu ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 103 34 653.8 beschrieben.Alternativ hierzu (oder auch ergänzend)kann der Sensor 18 zweikanalig ausgebildet sein, wie aus DE 197 11 588 A1 bekannt.
    [0046] Über diezweite Leitung 26 empfängtdas Sicherheitsschaltgerät 22 dievom Sensor 18 erzeugten Meldesignale.
    [0047] Ausgangsseitigsteuert das Sicherheitsschaltgerät 22 zweiSchütze 28, 30,deren Arbeitskontakte die Stromversorgung 32 des Roboters 14 unterbrechen. Über dieSchütze 28, 30 kanndas Sicherheitsschaltgerät 22 denRoboter 14 abschalten, wenn mit Hilfe der Betätiger-Sensor-Kombination 16, 18 ein Öffnen derSchutztür 12 festgestelltwird oder wenn bei den kontinuierlichen internen Funktionstestsim Sicherheitsschalter 10 und/oder im Sicherheitsschaltgerät 22 einsicherheitskritischer Zustand erkannt wird.
    [0048] Gemäß 2 istder Betätiger 16 hierin einem Gehäuse 38 untergebracht,das hinsichtlich seiner Stabilität,Staubdichtheit und ähnlichenAnforderungen an die Einsatzumgebung im Bereich des Roboters 14 angepasstist. Bevorzugt handelt es sich um ein Gehäuse nach IP 67.
    [0049] DasGehäuse 38 ist über Befestigungsschrauben 40 (hiernur eine dargestellt) auf die Schutztür 12 aufgeschraubt.Innerhalb des Gehäuses 38 sindein Signalerzeugungsschaltkreis 42 und eine Spule 44 aufeiner Leiterplatte 46 angeordnet.
    [0050] Schaltkreis 42 undSpule 44 sind durch entsprechende Leiterbahnen 48 elektrischmiteinander verbindbar. Tatsächlichist die elektrische Verbindung zwischen den beiden Bauelementenjedoch im Bereich der Befestigungsschrauben 40 unterbrochen. DurchEinschrauben der Befestigungsschrauben 40 wird die elektrischeVerbindung hergestellt und der Signalerzeugungsschaltkreis 42 unddie Spule 44 arbeiten dann in an sich bekannter Weise alsTransponder.
    [0051] 3 zeigtdas elektrische Schaltbild des Betätigers aus 2,wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen wie zuvor.Die Leiterbahn 48 besitzt hiernach zwei Parallelzweige,die jeweils unterbrochen sind und an den offenen Enden vergrößerte Kontaktflächen 50 aufweisen.Die Befestigungsschrauben 40 (in 3 als 40a und 40b bezeichnet)schließenden elektrischen Kontakt, wenn sie an den Kontaktflächen 50 anliegen.Dies ist im vollständigeingeschraubten Zustand der Fall.
    [0052] DerSignalerzeugungsschaltkreis 42 ist ein integrierter Schaltkreismit einer Transponderfunktionalität. Er besitzt eine interne,individuelle Codierung, die in 3 bei derBezugsziffer 52 angedeutet ist. Über die Spule 44 kannder Signalerzeugungsschaltkreis 42 induktiv mit Energieversorgt werden. Sobald dies geschieht, moduliert der Signalerzeugungsschaltkreis 42 dasempfangne Signal mit seiner internen Codierung und sendet es über dieSpule 44 als codiertes Sendesignal 54 zurück. DasSendesignal 54 wird in an sich bekannter Weise von einergeeigneten Auswerteschaltung ausgewertet.
    [0053] Dader Signalerzeugungsschaltkreis 42 und die Spule 44 indiesem Ausführungsbeispielnur dann elektrisch miteinander verbunden sind, wenn zumindest eineBefestigungsschraube 40 auf den Kontaktflächen 50 aufliegt,würde eineDemontage des Betätigers 16 dazuführen,dass der Betätiger 16 funktionsloswird. Eine einfache Manipulation des Sicherheitsschalters 10 dadurch,dass man den Betätiger 16 demontiertund im Bereich des Sensors 18 mit Klebeband fixiert, istwirkungsvoll verhindert.
    [0054] EinzusätzlicherManipulationsschutz wird erreicht, wenn die Befestigungsschrauben 40 alsSicherungsschrauben ausgebildet sind, die nur eine einmalige Montageerlauben. Des Weiteren können dieSchraubenköpfe 40 soausgebildet sein, dass sie ein spezielles Montagewerkzeug zum Einschrauben erfordern.Würde nunversucht, die Schrauben 40 durch Aufbohren zu entfernen(was bereits einen erheblichen Aufwand darstellt), ist die Wahrscheinlichkeitsehr hoch, dass dabei auch die Kontaktflächen 50 zerstört würden, sodass der Betätiger 16 insgesamtunbrauchbar wird.
    [0055] Indem Ausführungsbeispielgemäß 2 liegendie Schrauben 40 tief versenkt im Gehäuse 38 des Betätigers 16.Zudem ist der Abstand der einander gegenüberliegenden Kontaktflächen 50 relativ groß gewählt. Dieshat zur Folge, dass bei einer erneuten Montage nur wenige ausgewählte Schrauben 40 verwendetwerden können.Darüberhinaus ist der hiesige Manipulationsschutz von außen ohnenähere Kenntnisder im Betätiger 16 realisiertenZusammenhängekaum zu erkennen.
    [0056] In 4 istein weiteres Ausführungsbeispiel desneuen Sicherheitsschalters in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet.Der Sicherheitsschalter 60 ist hier mit einem vereinfachtenelektrischen Ersatzschaltbild dargestellt. Demnach beinhaltet derSensor 18 eine Spule 62, die mit einem Auswerteschaltkreis 64 ("Tag-Reader") verbunden ist. Anstelleder Spule 62 kann auch ein Schwingkreis bestehend aus Spule 62 undeinem parallel oder seriell dazu angeordneten Kondensator (hiernicht dargestellt) verwendet sein. Darüber hinaus besitzt der Sensor 18 einenschaltungstechnischen Aufbau, der den Anforderungen an die Eigenfehlersicherheitgemäß Kategorie3, bevorzugt Katego rie 4, der EN 954-1 bzw. vergleichbaren Anforderungenentspricht. Eine geeignete Realisierung des Sensors 18 istin der schon erwähnten DE 103 34 653.8 oder auchin DE 197 11 588 A1 beschrieben.
    [0057] DerBetätiger 16 besitzthier wiederum einen Signalerzeugungsschaltkreis 42 undeine Spule 44, die gemeinsam einen Transponder bilden.Der Signalerzeugungsschaltkreis 42 und die Spule 44 sind hierallerdings überein Schaltelement 66 voneinander getrennt. Das Schaltelement 66 istin einem bevorzugten Ausführungsbeispielein Reed-Kontakt, der überein äußeres Magnetfeldgeschlossen werden kann. Zum Schließen des Reed-Kontaktes 66 dientin diesem Ausführungsbeispielein kleiner Magnet 68, der in der Befestigungsschraube(hier mit Bezugsziffer 70 bezeichnet) angeordnet ist. DieBefestigungsschraube 70 kann wiederum als Sicherungsschraubeausgebildet sein, die nur durch mechanische Zerstörung wiederentfernt werden kann.
    [0058] Solangesich die Befestigungsschraube 70 an ihrem vorgesehenenMontageort befindet, wird der Reed-Kontakt 66 in einergeschlossenen Position gehalten. Daher ist der Betätiger 16 immontierten Zustand funktionsfähig.Wird die Befestigungsschraube 70 entfernt, öffnet sichder Reed-Kontakt 66, und der Betätiger 16 wird funktionslos.
    [0059] In 5 istein weiteres Ausführungsbeispiel desneuen Sicherheitsschalters in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 80 bezeichnet.In diesem Fall ist im Betätiger 16 einSignalerzeugungsschaltkreis 82 verwendet, der ein integriertesSchaltelement 84 besitzt, welches über einen Eingang 86 vonaußen schaltbarist. Im Montagebereich des Betätigers 16 sind zweiKontaktflächen 50 angeordnet,die über eineBefestigungsschraube 70 überbrückt werden können. Diesist der Fall, wenn die Befestigungsschraube 70 in Richtungdes Pfeils 88 in eine entsprechende Aufnahme am Montageortdes Betätigers 16 eingeschraubtist. Im gezeigten Ausführungsbeispielwird überdie Schraube 70 ein Potential an den Eingang des Schaltelements 84 geschaltet, waszur Folge hat, dass der Signalerzeugungsschaltkreis 82 dieindividuelle Codierung überdie Spule 44 übertragenkann. Fehlt das entsprechende Potential am Eingang 86, überträgt der Signalerzeugungsschaltkreis 82 entwederein anderes codiertes Sendesignal 54' oder er erzeugt überhauptkein Sendesignal 54. In beiden Fällen ist der Signalerzeugungsschaltkreis 82 nichtmehr in der Lage, die vorgesehene Funktion, nämlich die Übertragung der erstgenanntenCodierung, zu erfüllen.
    [0060] In 6 istein weiteres Ausführungsbeispiel desneuen Sicherheitsschalters mit der Bezugsziffer 90 bezeichnet.In diesem Fall beinhaltet der Betätiger 16 ein Schaltelement 92,das als Umschalter zwischen zwei Signalerzeugungsschaltkreisen 42a und 42b fungiert.Die Signalerzeugungsschaltkreise 42a, 42b besitzenunterschiedliche Codierungen 52a, 52b. Abhängig davon,ob sich die Befestigungsschraube 70 im Bereich des Betätigers 16 befindet, sendetder Betätiger 16 daseigentlich vorgesehene Sendesignal 54 oder ein anderesSendesignal 54', wobeiletzteres wiederum bedeutet, dass der Betätiger 16 nicht ordnungsgemäß im Sinneder Erfindung funktioniert. Die Schraube 70 kann wiederum über einenMagneten 68 auf das Schaltelement 92 einwirken.Das Schaltelement 92 kann jedoch auch auf andere Weise,beispielsweise wie anhand 5 gezeigt,betätigtwerden. Diese Ausführungmit einem Umschalter ist besonders vorteil haft, weil mit handelsüblichenTranspondern unterschiedliche, vom Befestigungsmittel abhängige Codierungenerzeugt werden können.
    [0061] Ineinem weiteren, hier nicht bildlich dargestellten Ausführungsbeispielsind der Signalerzeugungsschaltkreis 42 und die Spule 44 ineinem Foliengehäuseverschweißtund als solches auf der Schutztür 12 festgeklebt.Die Klebeverbindung ist derart beschaffen, dass das Foliengehäuse beimgewaltsamen Entfernen des Betätigers 16 zerreißt, wobeidie Spule 44 vom Signalerzeugungsschaltkreis 42 abgetrenntwird. Dieses Ausführungsbeispielbesitzt im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Varianten den Nachteil,dass der Betätiger 16 auchnach einer zulässigenDemontage ersetzt werden muss, so dass beispielsweise eine Umrüstung der überwachtenMaschine mit zusätzlichenKosten füreinen neuen Betätigerverbunden wäre.Demgegenüber müssten beiden zuvor genannten Ausführungsbeispielenallenfalls die Befestigungsschrauben ersetzt werden (wenn dieseals Sicherungsschrauben ausgebildet sind), was jedoch billiger istals ein neuer Transponder.
    [0062] Diein 6 dargestellte Verwendung eines Betätigers 16,der abhängigvon einem äußeren Signal(dort abhängigvon der Befestigungsschraube 70) unterschiedliche Codierungensendet, ermöglicht weitereAnwendungsfälleim Bereich der Sicherheitstechnik. Da sich mit einer solchen Anordnungletztlich drei (oder mehr) verschiedene Zustände unterscheiden lassen, nämlich Transpondersignal1, Transpondersignal 2 oder kein Transpondersignal, könnte beispielsweiseein drahtloser und batterieloser Zustimmschalter realisiert werden,der einen eingeschränktenBetrieb einer überwachtenAnlagen ermöglicht.
    [0063] Darüber hinausbasieren die bislang gezeigten Ausführungsbeispiele alle auf einemBetätigermit Transponder. Abweichend hiervon kann die Erfindung jedoch auchmit anderen Betätigernrealisiert werden. Beispielsweise könnte der aus DE 102 22 186 C1 bekannteBetätigerso abgewandelt werden, dass er ohne das Befestigungsmittel keineEnergie zurücksendetund somit funktionslos ist.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Sicherheitsschalter zum Überwachen einer Schließpositionzweier relativ zueinander beweglicher Teile (12, 20),insbesondere zum Überwachen einerSchutztüran einer automatisierten Anlage, mit einem Betätiger (16) und miteinem Sensor (18), die an jeweils einem der Teile fixierbarsind, wobei der Betätiger(16) zumindest ein Bauelement (42, 44; 82, 44)aufweist, das dazu ausgebildet ist, ein von der Schließpositionder Teile abhängigesSendesignal (54) zu erzeugen und wobei der Sensor (18)dazu ausgebildet ist, das Sendesignal (54) auszuwerten, umdie Schließpositionzu detektieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (16)zumindest ein Befestigungsmittel (40; 70) zumBefestigen an dem einem der Teile (12) aufweist, wobeidas Befestigungsmittel (40; 70) mit dem Bauelement(42, 44; 82, 44) so verbundenist, dass das Bauelement (42, 44; 82, 44)ohne das Befestigungsmittel (40; 70) funktionslosist oder beim Lösendes Befestigungsmittels (40; 70) funktionsloswird.
    [2] Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Betätiger(16) zumindest zwei Bauelemente (42, 44)aufweist, die mit Hilfe des Befestigungsmittels (40; 40a, 40b)funktionsfähig miteinanderverbunden sind.
    [3] Sicherheitsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Betätiger(16) zumindest zwei Befestigungsmittel (40a, 40b)aufweist und dass die zumindest zwei Bauelemente (42, 44)mit Hilfe jedes der zwei Befesti gungsmittel (40a, 40b)funktionsfähigmiteinander verbunden sind.
    [4] Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (16) ein Schaltelement(66; 84; 92) enthält, das mit dem Befestigungsmittel(70) gekoppelt ist.
    [5] Sicherheitsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Schaltelement ein magnetisch betätigbares Schaltelement (66),insbesondere ein Reed-Kontakt, ist und dass das Befestigungsmittel(70) einen Magneten (68) beinhaltet.
    [6] Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (16) einen Transponder(42, 44; 82, 44) enthält, der inAbhängigkeitvon dem Befestigungsmittel (70) das Sendesignal (54)erzeugt.
    [7] Sicherheitsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Transponder ein Antennenelement (44) und einenSignalerzeugungsschaltkreis (42) besitzt, wobei das Schaltelement(66) das Antennenelement (44) und den Signalerzeugungsschaltkreis(42) wahlweise miteinander verbindet.
    [8] Sicherheitsschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurchgekennzeichnet, dass der Transponder einen Signalerzeugungsschaltkreis(82) besitzt, in dem das Schaltelement (84) integriertist.
    [9] Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (16) dazu ausgebildetist, in Abhängigkeitvon dem Befestigungsmittel (70) eines von zumindest zwei verschiedenenSendesignalen (54, 54') zu erzeugen.
    [10] Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (16) zumindestzwei Transponder (42a, 42b) beinhaltet, die inAbhängigkeitvon dem Befestigungsmittel (70) alternativ zueinander funktionsfähig geschaltetsind.
    [11] Sicherheitsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (40; 70)irreversibel ist, insbesondere zumindest eine Sicherungsschraubeund/oder eine Klebeverbindung beinhaltet.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    ES2353187T3|2011-02-28|
    DE102004016632B4|2006-03-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-09-07| 8363| Opposition against the patent|
    2011-12-10| R030| Patent maintained unamended by decision of federal patent court|
    2021-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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