用于连接和故障保护断开技术系统的安全开关装置的制造方法_3

文档序号:9291793阅读:来源:国知局
再存在于线路20上而是 在线路22上,则接触器26、接触器28经由开关元件45、开关元件45a被启用并且至机器人 14的供电30是中断的。
[0047] 如果信号或无法预料的电位出现在没有信号应用于其上的输入部处,那么安全开 关装置10必须假定在馈电线18、馈电线20、馈电线22上,在输入部38、输入部40处或者 在安全门开关16处发生了错误。在这种情况下,技术装备12同样地通过安全开关装置10 转移成安全状态。以此方式,特别地,可以检测到导线18、导线20、导线22之间的短路,其 中如果导线18、导线20、导线22在单个护套线缆中路由并且所述线缆通过夹紧或弯曲而损 坏,那么可能发生短路。
[0048] 在这种情况下的安全开关装置10具有输入电路42,其中输入部38、输入部40经 由输入电路42连接至控制/评估单元44。优选地,每个输入部具有其自己的关联输入电路 42、输入电路42a。在这种情况下,输入电路42、输入电路42a连接至时钟基准36并且被设 计成结合时钟基准36以将要更详细描述的方式增大输入电流。输入电路42、输入电路42a 从而有助于准确且快速地评估输入部38、输入部40。因此由短路检测引起的延迟可以通过 输入电路42、输入电路42a进行补偿。
[0049] 在这种情况下,输入电路42和输入电路42a连接至时钟基准36,从而文中采用时 钟基准36适时接通和断开电流增大。因此,在输入部38、输入部40处,经由输入电路42、 输入电路42a调整在时间上受限制的电流增大。时钟基准36在这方面优选地同步至使对 输入部处的信号状态的评估变得复杂的循环发生的干扰。在这种情况下,例如,可以通过时 钟传导线18在非时钟传导线20、非时钟传导线22上的电容性耦入而引起干扰。因为与耦 入相关的线路电容的充电被加速,所以增大的输入电流抵消干扰,并且因此干扰得到更快 地解决。由于仅暂时调整电流增大,所以相比于永久性的电流增大的情况获得较低的功率 损耗。因为干扰通常仅发生在干扰信号的边缘以及然后电流增大被有利地仅暂时启用,所 以电流增大的持续时间优选地小于时钟基准的周期(l/fR)。
[0050] 图2和图3示出了通知设备16如何连接至安全开关装置10的简化示意图。在这 种情况下,图2以简化的方式示出了根据图1的示例性实施方式。图3示出了通知设备16 经由冗余馈电线的另一连接。相同的附图标记表示与图1中相同的部件。
[0051] 在图2中,线路18经由晶体管47连接至供电电压46。通过循环启用晶体管47, 在线路18上产生时钟信号34。在这种情况下,经由时钟基准36进行循环启用,如根据图1 的示例性实施方式中那样,时钟基准36类似地连接至输入电路42、输入电路42a。线路18 通过组合的常开触点和常闭触点连接至这里示出的安全门开关16。线路20、线路22经由 输入部38、输入部40将组合的常开触点和常闭触点连接至输入电路42、输入电路42a。输 入电路42、输入电路42a在输出侧连接至这里未示出的控制/评估单元。
[0052] 从图中可以看出,根据安全门开关16的状态,线路20、线路22中的一条线路是"开 放"的,即在该状态下不具有施加于其上的信号。尤其是如果开放线路如示例性实施方式中 那样并联于时钟传导线铺设或者位于电场影响区域内的别处,那么开放线路易于受到其他 信号的干扰或串扰。
[0053] 线路18、线路20和线路22之间出现的线路电容由附图标记48指示。在截面为 1. 5mm2的常规护套线缆的情况下,两条线之间的线路电容48可以具有护套线缆的250nF/ km的数量级。这种不可避免的护套线缆的各个导线之间的电容性耦接导致信号作为串扰 从线路18传递到开放线路20或线路22。特别地,如果时钟信号在线路18、线路20或线路 22中之一上传导并且线路电容48、线路电容48a随着每个时钟变化转移,则发生串扰。
[0054] 图3示出了根据图1和图2的示例性实施方式的变型。在这种情况下,开关16是 具有两个输入部和两个输出部以及两个常开触点的冗余安全开关例如紧急停止开关。在开 关16的第一状态下,线路18、线路18a中的每条线路将时钟信号34、时钟信号34a传导至开 关16,并且与返回线路20、线路22分开。在第二状态下,线路18和线路20、以及线路18a 和线路22彼此导电连接。时钟信号34和时钟信号34a优选地不同步。
[0055] 在第一状态下,线路20、线路22是"开放"的。如根据图2的示例性实施方式中 已描述的那样,在导线18、导线18a、导线20和导线22之间出现线路电容48,从而在这里, 也是由于串扰所以预期在输入部38、输入部40处的干扰效应。另外,在该示例性实施方式 中,时钟信号34、时钟信号34a是不同步的。因此,开放线路上的作为串扰传递的干扰信号 可以是两个时钟信号的组合。在优选的示例性实施方式中,时钟基准因此同步至多个干扰 信号,以使得以上述方式使输入部处的读入错误最小化。
[0056] 图4示出了由于根据图1、图2或图3的示例性实施方式中之一的串扰而可能发生 的开放线路20、开放线路22上的可能干扰效应的图形说明。作为串扰通过的时钟信号呈现 在由附图标记50表示的上部图形上。文中,当用于动态短路检测时,时钟信号是方波,在并 联于开放线路运行的线路上传输。作为示例,中间图形的曲线示出了在其中时钟信号50被 电容性耦合的开放导体上的干扰信号的模拟电压分布51。
[0057] 基本上由输入部38、输入部40的输入电阻49和线路电容48来确定输入部38或 输入部40处的电压分布51。时钟信号50的每个时钟变化导致电容48的转移并且导致充 电电流或放电电流。电压假定最大值在时钟信号的时钟边缘处并且随后随着线路电容48 的放电而指数地衰减。
[0058] 在这种情况下,虚线56指示阈值,例如5V,当在输入部处超过所述阈值时,假定为 数字状态的变化。从图形上可以看出,充电电流和放电电流可以导致在开放线路上超过阈 值56。
[0059] 如果根据本发明的电流增大没有被启用,则下部图形的曲线52以与电压分布51 在时间上同步的方式示出了存在于控制/评估单元的所得到的数字信号。只要超过阈值 56,那么输入部为高(HIGH)状态57。仅当串扰信号降到阈值56以下时,输入转移成低 (LOW)状态。在文中所示的示例中,在耦入时钟信号50的周期54的约1/3之后发生变化。
[0060] 在没有将要在下文中所描述的输入电路42的情况下,控制/评估单元44的评估 被延迟至少周期53。当耦入信号衰减时仅进行故障保护读出。这就导致了总体安全开关装 置10的反应时间增大,这是不值得考虑的,特别是在处理循环小于一毫秒的快速控制器的 情况下。
[0061] 图5示出了新的安全开关装置10的输入电路42的示例性实施方式的电路实现方 式。通知设备(这里未示出)经由安全开关装置10的壳体55上的连接端子41连接至输 入电路42。来自通知设备的模拟信号是平滑的、受限的并且被转换成数字信号。文中,借助 于光电耦合器60进行模拟信号的转换,其中,当超出阈值56时,光点耦合器60将输出侧的 供电电压46切换为在控制/评估单元44的输入部61处的高状态57。例如,在这种情况 下,阈值56由齐纳(Zener)二极管62设置。
[0062] 此外,电流增大设备的第一示例性实施方式的部件与附图标记64结合。文中,除 了开关元件66以外,电流增大设备64具有电阻器68。在这种情况下,开关元件66是光电 耦合器,以使得输入部与下游逻辑电隔离。然而,替选地,另一开关元件可以用于启用电流 增大设备。电阻器68和开关元件66将输入部38连接至接地连接70。开关元件6
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