SICHERHEITSSCHALTEREINRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitsschaltereinrichtung.

Stand der Technik

[0002] Für sicherheitsrelevante elektromechanische Schaltvorgänge, mit z.B. Relais, ist es bekannt, zwangsgeführte Kontakte einzusetzen.

[0003] Solche Relais umfassen regelmäßig mehrfache Kontakte. Zumindest ein Kontakt ist mechanisch mit allen anderen verbunden, um die anderen überwachen zu können. Normalerweise ist der Überwachungskontakt "normally closed" und sind die Arbeitskontakte "normally open". "Normally open" bzw. "normally closed" bedeutet, dass im stromlosen Zustand diese Schaltposition eingenommen wird, also eine geöffnete bzw. geschlossene Stellung vorliegt. Der Überwachungskontakt hat somit immer die entgegengesetzte Schaltstellung wie die Arbeitskontakte.

[0004] Durch einen Überwachungskontakt lässt sich feststellen, ob das Relais für den Arbeitstromkreis richtig arbeitet. Wenn die Arbeitskontakte offen sind, muss der Überwachungskontakt geschlossen sein. Es kommen regelmäßig zertifizierte Re-ais zum Einsatz, bei welchen garantiert ist, dass bei geschlossenem Überwachungskontakt die Arbeitskontakte offen sind und umgekehrt. Hierdurch lässt sich eine geforderte Sicherheitsstufe, z. B. 4 verwirklichen.

[0005] Aus dem Stand der Technik sind auch Lösungen bekannt, um Relaiskontakte zu überwachen, ohne zwangsgeführten Überwachungskontakt. In der DE 27 29 480 A1 ist ein verfahren zur Überwachung und/oder Erweiterung von Schaltanlagen mit in Reihe geschalteten Kontakten in Arbeits- oder Stromkreisen, beispielsweise für Aufbereitungsanlagen, offenbart. Bei dieser Ausführungsform wird der jeweilige Schaltzustand des Kontakts mittels einer parallel geschalteten Überwachungsschaltung rückwirkungsfrei erfasst. In Abhängigkeit des Schaltzustandes wird ein Schüzz betätigt. Es ist ein Relais vorgesehen, um den Schaltkreis zu unterbrechen, damit Signale der Überwachungsschaltung den Schütz nicht beeinträchtigen. Offen bleibt bei dieser Anordnung jedoch, wie sichergestellt werden kann, dass das Relais, das die Stromversorgung abkoppelt, richtig arbeitet.

[0006] Eine weitere Ausführungsform ist in der europäischen Patentschrift EP 0 681 310 B1 beschrieben. Parallel zu zwei in Reihe geschalteten. Relais ist ein Überwachungsschaltkreis vorgesehen. Eine Filterschaltung entkoppelt den Überwachungsschaltkreis.

[0007] Die DE 36 42 233 A1 offenbart eine Sicherheitsschaltereinrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Stromversorgung einer Last mit wenigstens einem ansteuerbaren Schaltelement sowie einer Sicherheitsschaltung zur Überprüfung eines Schaltzustandes des Elements.

[0008] Das Dokument DE 39 09 613 A1 offenbart einen ganz ähnlichen Gegenstand.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit vorzusehen, Relais ohne zwangsgeführten "Überwachungskontakt" sicher überwachen zu können.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale 1 bzw. 9 gelöst.

[0011] Die Erfindung geht zunächst von einer Sicherheitsschaltereinrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Stromversorgung einer Last aus, welche wenigstens ein ansteuerbares Schaltelement, insbesondere ein Relais sowie einen Sicherheitsschaltkreis zur Überprüfung eines Schaltzustands des Schaltelements umfasst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Schaltelement als Umschalter ausgebildet ist, derart dass ein erster Kontakt entweder mit einem zweiten oder dritten Kontakt durch einen Schaltvorgang des Umschalters elektrisch verbindbar ist. Durch diese Vorgehensweise können z.B. mit einem einzigen Relais ein Laststromkreis und ein Sicherheitsschaltkreis als getrennt arbeitende Schaltkreise realisiert werden. Denn durch einen "Umschalter" kann sichergestellt werden, dass entweder der Sicherheitsschaltkreis oder der Laststromkreis geschlossen ist. Bei detaktiertem geschlossenem Sicherheitsschaltkreis muss der Laststromkreis geöffnet sein.

[0012] Außerdem sind elektrische Enzkopplungsmittel vorgesehen, um die Sicherheitsschaltung von der Stromversorgung der Last zu entkoppeln, falls die Stromversorgung auf die Sicherheitsschaltung aufgeschaltet wird. Dies wird über Kapazitäten realisiert, wodurch sich eine Hochpasswirkung erzielen lässt, was Gleichanteile herausfiltert, z. B. werden Y1 oder Y2 Kondensatoren eingesetzt. Ebenfalls ist ein Optokoppler einsetzbar.

[0013] Mit einem Optokoppler lässt sich eine vollständige Potentialtrennung erzielen.

[0014] In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwei in Serie geschaltete ansteuerbare Schaltelemente vorgesehen. Vorzugsweise sind die jeweils ersten Kontakte in der Serienschaltung miteinander verbunden. Der Sicherheitsschaltkreis ist erst dann geschlossen, wenn beide in Serie geschaltete Schaltelemente einen vorgegebenen Schaltzustand eingenommen haben. Durch diese Maßnahme lässt sich eine geforderte Sicherheitsstufe erreichen. Durch wenigstens zwei in Reihe geschaltete Umschalter kann darüber hinaus eine vollständige Entkopplung von Sicherheitsschaltkreis und Laststromkreis stattfinden. Denn mit dem Umschalter lassen sich beide Pole eines Laststromkreises öffnen, wogegen sich zwei Pole eines Sicherheitsschaltkreises schließen lassen und umgekehrt, so dass beide Schaltkreise völlig unabhängig voneinander betrieben werden können.

[0015] Vorzugsweise ist der jeweils zweite Kontakt mit dem Sicherheitsschaltkreis und der jeweils dritte Kontakt mit der Last elektrisch verbunden. Dabei könner für die in Serie geschalteten ansteuerbaren Schalzelemente beispielsweise "normally closed"-Kontakte der Sicherheitsschaltung und die "normally open"-Kontakte der Last zugeordnet werden.

[0016] Vorteilhafterweise wird bei elektrisch verbundenen ersten und zweiten Kontakten ein Sicherheitsschaltkreis und mit verbundenen ersten und dritten Kontakten ein Laststromkreis geschlossen.

[0017] In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Sicherheitsschaltkreis ein Sendeteil und einen Auswerteteil. Das Sendeteil ist auf einer Kontaktseite des wenigstens einen Schaltelements und das Auswerteil auf der anderen Kontaktseite des wenigstens einen Schaltelements angeordnet. Ist das wenigstens eine Schaltelement stromlos und liegt der Sicherheitsschaltkreis an den "normally closed"-Kontakten, muss im stromlosen Zustand ein vom Sendeteil versendetes Signal vom Auswerteteil detektiert werden können. In diesem Fall ist der "Lastkontakt" offen. Wird vom Auswerteteil das Signal nicht empfangen ist das Schaltelement, z.B. ein Umschaltrelais defekt. Vorzugsweise wird dann eine geeignete Maßnahme eingeleitet. Bei zwei in Serie geschalteten Schaltelementen erfolgt die Überprüfung entsprechend.

[0018] Im Weiteren ist es bevorzugt, wenn der Sicherheitsschaltkreis einen Überspannungsschutz umfasst. Dies ist besonders dann bevorzugt, wenn der Sicherheitsschaltkreis galvanisch vom Laststromkreis nicht entkoppelt ist. Vorzugsweise besitzt sowohl ein Sendeteil des Sicherheitsschaltkreises als auch ein Auswerteteil entsprechende Entkopplungsmittel bzw. einen derartigen Überspannungsschutz. Als Überspannungsschutz kann z. B. eine Spule, eine Diode, wie beispielsweise eine Zenerdiode oder ein Varistor zum Einsatz kommen.

[0019] In einer außerdem vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob zwei in Serie geschaltete Schaltelemente im stromlosen Zustand in einer Schaltstellung sind, bei welcher die Schaltelemente den Sicherheitsschaltkreis schließen. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die "normally closed"-Kontakte mit der Sicherheitsschaltung verbunden. Ein Umschalten in den anderen Zustand wird vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn die Sicherheitsschaltung einen geschlossenen Sicherheitsschaltkreis durch zwei geschlossene Schaltelemente detektiert. Anderenfalls wird vorzugsweise ein Fehlersignal ausgegeben und/oder eine geeignete Gegenmaßnahme eingeleitet.

[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei Serienschaltungen von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen vorgesehen. Unter Serienschaltung wird vorzugsweise eine Reihenschaltung von Schaltkontakteh verstanden. Über die jeweilige Serienschaltung kann z. B. eine Last geschaltet werden.

[0021] Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn über jede Serienschaltung von mehreren Serienschaltungen ein Sicherheitsschaltkreis ausgebildet ist. Damit kann jede Serienschaltung überprüft werden. Insbesondere ist jede Serienschaltung Teil eines separaten Sicherheitsschaltkreises.

[0022] Vorzugsweise ist über jede Serienschaltung ein Laststromkreis ausgebildet.

[0023] Um den Aufwand im Hinblick auf die Sicherheitsschaltung zu begrenzen, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass zwei Serienschaltungen von jeweils zwei ansteuerbaren Schaltelementen den Bestandteil eines einzigen Sicherheitsschaltkreises bilden.

[0024] Eine Einsparung von Bauelementen kann auch dadurch erzielt werden, dass zwei parallel geschaltete Serienschaltungen von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen für die Ausbildung eines Sicherheitsschaltkreises eine Detektionseinrichtung gemeinsam nutzen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn über die parallelen Serienschaltungen Ströme mit unterschiedlicher Stärke getrieben werden, wodurch die Detektionseinrichtung in einem Normalbetrieb einen vorgegebenen Strom erfassen muss, sofern kein Fehler vorliegt. Kommt es zu einer Abweichung einer vorgegebenen Stromstärke kann darauf geschlossen werden, dass z. B. in einem Zweig ein Kurzschluss, oder auch zwischen den Zweigen ein Kurzschluss aufgetreten ist. Durch die unterschiedlichen Stromstärken ist eine Zuordnung möglich, in welchem Zweig der parallel geschalteten Serienschaltungen ein Problem aufgetreten ist.

[0025] Bei mehreren Serienschaltungen ist es im Weiteren vorteilhaft, wenn jedes ansteuerbare Schaltelement einen Betätiger umfasst. Hierdurch lässt sich eine große Freiheit im Hinblick auf mögliche Schaltungsvarianten erzielen.

[0026] Es ist jedoch auch denkbar, dass bei mehreren Serienschaltungen, abhängig von einer Schaltungsaufgabe ein Betätiger z. B. zwei ansteuerbare Schaltelemente betätigt.

[0027] Beispielsweise betätigt in einer Parallelschaltung einer ersten und zweiten Schaltung von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen ein Betätiger jeweils ein ansteuerbares Schaltelement der ersten und zweiten Serienschaltung gleichzeitig.

Ausführungsbeispiel

[0028] Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren 1 - 4 zeigen in schematischen Blockdiagrammen verschiedener Sicherheitsschaltereinrichtungen mit Standardrelais.

[0029] In der Figur 1 ist eine Sicherheitsschaltereinrichtung dargestellt, mit zwei Laststromkreisen 101, 102 und zwei Sicherheitsschaltkreisen 103, 104.

[0030] wesentlich ist zunächst, dass Relais 1, 2 bzw. 21, 22 als "Umschalter" ausgestaltet sind. Um eine bekannte Sicherheitsstufe 4 zu erreichen, ist es notwendig, zwei Relais 1, 2 in Serie zu schalten. Die Überwachung wird dadurch realisiert, dass ein Signal der Signalquelle 5 (z.B. ein Puls oder ein anderes Signal) im "normally closed"-Zustand der Kontakte 1b, 2b eingekoppelt wird, bevor die Umschaltrelais 1, 2 die Arbeitskontakte 1a, 2a schließen.

[0031] In der Figur 1 sind Relais 21, 22 der zweiten Relaisanordnung für den zweiten Laststromkreis 102 in einem anderen Anschlusszustand dargestellt.

[0032] Mit der Sicherheitsschaltereinrichtung 103 soll zunächst das primäre Ziel verfolgt werden, zu überprüfen, ob alle Arbeitskontakte 1a, 2a offen sind, bevor über die Eingänge 3, 4 ein entsprechendes Steuersignal zum Schließen der Kontakte angelegt wird. Vor dem Schließen der Arbeitskontakte 1a, 2a wird das Signal der Signalquelle 5 zu einer Detektionseinrichtung 6 gesendet. Für den Fall, dass einer der Kontakte 1a, 2a oder beide geschlossen sind, wird kein Signal die Detektionseinrichtung 6 erreichen. Wenn dagegen ein Signal von der Detektionseinrichtung 6 empfangen wird, ist sicher, dass beide Relais 1, 2 im Hinblick auf die Arbeitskontakte 1a, 2a noch offen sind und damit einwandfrei arbeiten. Nun können die Relais sicher geschlossen werden. Damit wird eine Verbindung 13, 14 geschlossen, um beispielsweise eine Stromversorgung an eine Last zu legen. Im normalen Betriebsfall ist ein Laststromkreis 101, 102 vom Sicherheitsschaltkreis 103, 104 somit völlig separiert.

[0033] Allerdings wird es tatsächlich nicht gelingen, die Relais 1, 2 exakt im gleichen Moment zu schalten. Aufgrund von unterschiedlichen Signalwegen und unterschiedlichen Reaktionszeiten der Relais wird eine kurze Verbindung zwischen dem Laststromkreis 101 und dem Sicherheitsschaltkreis 103 oder zwischen 102 und 104 auftreten.

[0034] Um die Sicherheitsschaltkreise 103, 104 zu schützen sind Hochpassfilter, im vorliegenden Fall Kondensatoren 7, 8 vorgesehen. Außerdem ist ein Überspannungsschutz 9 in den Sicherheitsschaltkreisen 103, 104 vorhanden. Dieser kann beispielsweise mittels einer Zenerdiode oder eines Varistor realisiert sein. Das Sendeteil des Sicherheitsschaltkreises 103, 104 verfügt über einen Treiber 11. Das Detektionsteil der Sicherheitsschaltungen 103, 104 ist mit einem Bandpassfilter 10 ausgestattet, um das entsprechende Signal der Signalquelle 5 für die Detektionseinrichtung 6 filtern zu können. Spulen 31 und 41 der Relais 1, 2, 21, 22 sind jeweils mit einem Spulentreiber 12 verbunden.

[0035] Die Kapazitäten 7, 8 stellen nicht nur sicher, dass bei zeitlichen Schaltunterschieden der Relais 1, 2, 21, 22 eine Entkopplung des Sicherheitsschaltkreises 103, 104 stattfindet. Ebenso, wenn ein Relais 1, 2, 21, 22 ausfällt und einen Kurzschluss verursacht, stellen die Kondensatoren 7, 8 sicher, dass eine Stromversorgung von der Überwachungselektronik entkoppelt ist.

[0036] Die beschriebene Vorgehensweise hat den Vorteil, dass der Laststromkreis 101, 102 vom Sicherheitsschaltkreis 103, 104 im normalen Betrieb vollständig getrennt ist. Dies wird durch die Umschalter 1, 2, 21, 22 erreicht. Es kann sichergestellt werden, dass ein Testsignal der Signalquelle 5 nie auf den Laststromkreis 101, 102 aufgeschaltet wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass das Testsignal der Signalquelle 5 erst dann abgelegt wird, wenn nach bekannter schaltzeit der Relais 1, 2, 21, 22 der Schaltvorgang sicher ausgeführt ist.

[0037] Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise können herkömmliche "SMD"-Relais zur Anwendung kommen, die kleiner und kostengünstiger sind als ansonsten erforderliche TÜV-geprüfte zwangsgeführte Relais mit Überwachungskontakt.

[0038] Eine Reihenfolge eines Schaltzeitpunktes der Relais wird insbesondere in Bezug auf eine Auswertung z. B. durch einen Mikrokontroller vorgenommen. Der Kontroller kann dann prüfen, ob sich die Signale einer Sicherheitsschaltung wie vorgegeben einstellen.

[0039] In den Figuren 2 - 4 sind Varianten der Verschaltung an Serienschaltungen aus Relais abgebildet.

[0040] Jedes Relais umfasst einen Arbeitskontakt 1a bzw. 2a in einem Laststromkreis 101, 101a, 102 bzw. 102a. Die Kontakte 1c und 2c sind jeweils miteinander verbunden. Hingegen sind die Kontakte 1b und 2b Anschlusskontakte für den Sicherheitsschaltkreis 1C3, 104.

[0041] In der variante nach Figur 2 sind zwei Parallelschaltungen von Serienschaltungen mit jeweils zwei Relaiskontaktgruppen ausgebildet. Die Schaltung umfasst vier Relais, da jeweils zwei Relaiskontaktgruppen einem Relais angehören.

[0042] Die vier Relais werden von vier Spulen 31, 41 angesteuert. Jeweils zwei Relaiskontaktgruppen liegen somit an einer gemeinsamen Spule 31, 41. Gemeinsam angesteuert werden die Relaiskontaktgruppen 1, 51; 2, 52; 21, 53; 22, 54. Jede Serienschaltung aus zwei Relais ist mit einem Sicherheitsschaltkreis bestehend aus dem Treiber 11 und dem Filter 10 sowie den Schutzelementen 7 und 8 bzw. einem Überspannuncjsschutz 9 elektrisch verbunden.

[0043] Eine Besonderheit der Sicherheitsschaltkreise 103 und 104 in Figur 2 besteht darin, dass jeweils zwei überwachungszweige die Signalquelle 5 und die Detektionseinrichtung 6 gemeinsam nutzen. Hierdurch lassen sich Bauelemente bzw. elektrische Einrichtungen einsparen. Vcrzugsweise ist die Signalquelle 5 so ausgelegt, dass an einem jeweils abgehenden Zweig 5a, 5b eine unterschiedliche Stromstärke eingespeist wird. Durch diese Maßnahme lassen sich Kurzschlüsse zu anderen Einheiten ermitteln, wenn in der Detektionseinrichtung 6 nicht das Summensignal der Ströme ermittelt werden kann, das sich aus den eingespeisten Einzelströmen in die Zweige 5a und 5b ergeben müsste.

[0044] Um eine noch größere Sicherheit zu erhalten, ist es denkbar, dass die beiden Signalquellen 5 in Figur 2 in die jeweiligen Zweige 5a bzw. 5b ebenfalls unterschiedliche Stromstärken einspeisen. Kommt es dann zu Kurzschlüssen, lässt sich an der Detektionseinrichtung 6 durch Bestimmen einer Stromstärke erkennen, durch welche Fehlerart die an sich zu messende Stromstärke nicht gemessen werden kann. Beispielsweise liefert eine Signalquelle in einen Zweig 5a 2 mA und in den Zweig 5b 3 mA. Die andere Signalquelle 5 beaufschlagt den Zweig 5a mit 0,8 mA und den Zweig 5b mit 0,2 mA. Somit müssen an der jeweiligen Detektionseinrichtung 6 die Summensignale 5 mA bzw.1 mA festgestellt werden, wenn der Überwachungsweg fehlerfrei ist. Wird hingegen an der zugeordneten Detektionseinrichtung anstatt 5 mA 5,2 mA gemessen, liegt mit hoher Sicherheit ein Kurzschluss zu dem Zweig der Sicherheitsschaltung vor, in welchen 0,2 mA eingespeist werden.

[0045] Erst wenn die richtigen Stromstärken an der Detektionseinrichtung 6 festgestellt werden, schalten die Relais z.B. das Relais 1, 51 mit den Arbeitskontakten 1a bzw. 51a und den Sicherheitskontakten 1b bzw. 51b. In gleicher Weise schaltet dann das Relais 2, 52 mit den Arbeitskontakten 2a, 52a sowie den Sicherheitskontakten 2b, 52b. Damit werden die Laststromkreise 101, 101a geschlossen. Die Signalquelle kann sowohl ein Gleich- als auch Wechselstromsignal aussenden. Beispielsweise ein Wechselstromsignal mit 330 Kilohertz. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung des Sicherheitsschaltkreises derart, dass zwei Signalquellen zur Verfügung stehen für einen Sicherheitsschaltkreis 103, 104, wobei bei jedem Test mit den zwei unterschiedlichen Testsignalen eine Überprüfung vorgenommen wird. Vorzugsweise weist ein solcher Sicherheitsschaltkreis dann auch zwei Filter auf. Damit ist es möglich, den Test auf zwei unterschiedliche Signale, wenn diese z.B. eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, zeitgleich durchzuführen. Durch diese Vorgehensweise kann ausgeschlossen werden, dass ein Test positiv verläuft, weil ein Lastsignal dem Testsignal sehr ähnlich ist. Um zu überprüfen, ob ein geschaltetes Signal als Testsignal interpretiert werden kann, kann zusätzlich zunächst eine Messung ohne Testsignal vorgenommen werden. Außerdem können Signale und/oder Filter von den unterschiedlichen Sicherheitsschaltkreisen verschieden sein. Damit lassen, wie bereits oben beschrieben, Kurzschlüsse feststellen.

[0046] Die Sicherheitsschaltkreise können beispielsweise auch Teil eines Busses sein, auf welchem digitale Signale laufen. Als Filter kommt z. B. ein Bandpass in Form eines RC-Netzwerkes oder einer Spule in Frage. Wenn in einer Schaltung sichergestellt ist, dass z. B. von der Seite 14 bzw. 13 des Laststromkreises 101, 101a, 102, 102a mit Sicherheit kein störendes Signal in die Schaltung eingekoppelt werden kann, kann auf entsprechende Schutzelemente 7, 8 bzw. Überspannungsbauteile 9 auf der, der jeweiligen Serienschaltung von Relais von Relais gegenüberliegenden Seite verzichtet werden.

[0047] Figur 3 ist eine Variante von vier Serienschaltungen von Relais 1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54, bei welcher durch die Hintereinanderschaltung der Sicherheitskontakte 1b bzw. 2b von jeweils zwei Serienschaltungen insgesamt zwei Sicherheitsschaltkreise 103 und 104 ausreichen. Somit lassen sich Bauelemente für die Sicherheitsschaltkreise einsparen.

[0048] In Figur 4 ist der Fall gezeigt, welchem jede Serienschaltung von Relaiskontakten 1b, 1c, 2c, 2b, 1c, 2c, 2b von einem separaten Sicherheitsschaltkreis 103 überwacht wird. Allerdings sind einem Relais jeweils zwei Gruppen von drei Relaiskontakten untergebracht, z. B. im Relais 1, 51 die Relaiskontakte 1a, 1b, 1c bzw. 51a, 51b, 51c. Das Relais 1, 51 hat eine Spule 31 und einen Treiber 12.

[0049] In allen Ausführungsbeispielen können wie zu Figur 2 ausführlich beschrieben, unterschiedliche Testsignale von der Signalquelle 5 eingespeist werden. Auch können unterschiedliche Filter 10 bzw. mehrere Filter 10 zur Anwendung kommen. Beispielsweise wird für eine Stromauswertung ein Mikrokontroller eingesetzt.

Ansprüche

1. Sicherheitsschaltereinrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Stromversorgung einer Last mit wenigstens einem ansteuerbaren Schaltelement (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54), insbesondere einem Relais sowie einem Sicherheitsschaltkreis (103, 104) zur Überprüfung eines Schaltzustandes des Schaltelements, wobei das Schaltelement (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) als Umschalter ausgebildet ist, derart, dass ein erster Kontakt (1c, 2c) entweder mit einem zweiten (1b, 2b) oder einem dritten Kontakt (1a, 2a) durch einen Schaltvorgang elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Entkopplungsmittel (7, 8) in Form eines Kondensators und/oder Optokopplers vorgesehen sind, um den Sicherheitsschaltkreis (103, 104) von der Stromversorgung der Last zu entkoppeln.

2. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Serie geschaltete ansteuerbare Schaltelemente (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) vorgesehen sind.

3. Sicherheitsschaltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils zweite Kontakt (1b, 2b) mit dem. Sicherheitsschaltkreis und der jeweils dritte Kontakt (1a, 2a) mit der Last elektrisch verbunden ist.

4. Sicherheitsscraltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenntzeichnet, dass die Schaltelemente (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) in einem stromlosen Zustand die ersten (1c, 2c) und zweiten Kontakte (1b, 2b) für den Sicherheitsschaltkreis (103, 104) verbinden.

5. Sieherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrisch verbundenen ersten und zweiten Kontakten (1c, 2c, 1b, 2b) ein Sicherheitsschaltkreis (103, 104) und mit verbundenen ersten und dritten Kontakten (1c, 2c, 1a, 2a) ein Laststromkreis (101, 101a, 102, 102a) ausgebildet ist.

6. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsschaltkreis ein Sendeteil und ein Auswerteteil umfasst, wobei das Sendeteil auf einer Kontaktseite des wenigstens einen Schaltelements (1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54) und das Auswerteteil auf der anderen Kontaktseite des wenigstens einen Schaltelements angeordnet ist.

7. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsschaltkreis (103, 104) einen Überspannungsschutz (9) umfasst.

8. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob zwei in Serie geschaltete Schaltelemente (1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54) im stromlosen Zustand in einer Schaltstellung sind, bei welcher die Schaltelemente (1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54) den Sicherheitsschaltkreis (103, 104) schließen.

9. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ausprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Serienschaltungen von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen (1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54;) vorgesehen sind.

10. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über jede Serienschaltung (1, 2; 21, 22; 51, 52; 53, 54) ein Sicherheitsschaltkreis (103, 104) ausgebildet ist.

11. Sicherheitsschaltereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über jede Serienschaltung ein Laststromkreis (101, 102, 101a, 102a) ausgebildet ist.

12. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Serienschaltungen von jeweils wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen (1, 2; 53, 54; 21, 22; 51, 52) den Bestandteil eines einzigen Sicherheitsschaltkreises (103, 104) bilden.

13. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel geschaltete Serienschaltungen von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen (1, 2; 51, 52; 21, 22; 53, 54) für die Ausbildung eines Sicherheitsschaltkreises eine Detektionseinrichtung (6) gemeinsam nutzen.

14. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes ansteuerbare Schaltelement einen Betätiger (31, 41) umfasst.

15. Sicherheitsschaltereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Parallelschaltung einer ersten und zweiten Serienschaltung von wenigstens zwei ansteuerbaren Schaltelementen (1, 2; 51, 52; 21, 22; 53, 54) ein Betätiger (31, 41) (31, 41) jeweils ein ansteuerbares Schaltelement der ersten und zweiten Serienschaltung betätigt.

Claims

1. Safety switch system for turning on and off a power supply of a load with at least one controllable switching element (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54), in particular a relay, and a safety circuit (103, 104) to verify a switching state of the switching element, whereby the switching element (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) is configured as a toggle, such that a first contact (1c, 2c,) is electrically connected either with a second (1b, 2b) or a third (1a, 2a) contact by means of a switching operation, characterised in that electrical decoupling means (7, 8) in the form of a capacitor and/or an optocoupler are provided in order to decouple the safety circuit (103, 104) from the power supply of the load.

2. Safety switch system according to claim 1, characterised in that two serially connected controllable switching elements (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) are provided.

3. Safety switch device according to claim 1 or 2, characterised in that the respective second contact (1b, 2b) is electrically connected with the load with the safety circuit and the respective third contact (1a, 2a).

4. Safety circuit according to any of the foregoing claims, characterised in that the switching elements (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) connect the first (1c, 2c) and second contacts (1b, 2b) for the safety circuit (103, 104) in a currentless state.

5. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that, when the first or second contacts (1c, 2c, 1b, 2b,) are electrically connected, a safety circuit (103, 104) is formed, and, when the first and third contacts (1c, 2c, 1a, 2a) are electrically connected, a load circuit (101, 101a, 102, 102a) is formed.

6. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that the safety circuit comprises a transmitter and an evaluation unit, whereby the transmitter is arranged on a contact side of the at least one switching element (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54), and the evaluation unit is arranged on the other contact side of the at least one switching element.

7. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that the safety circuit (103, 104) comprises a surge protector.

8. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that a control circuit is provided that is configured to verify whether two serially connected switching elements (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) in a currentless state are in a switching position, in which the switching elements (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) close the safety circuit (103, 104).

9. Safety circuit according to any of the foregoing claims, characterised in that at least two series connections of at least two controllable switching elements (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) are provided.

10. Safety switch system according to claim 9, characterised in that a safety circuit (103, 104) is formed via each series connection (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54).

11. Safety switch system according to claim 9, characterised in that a load circuit (101, 102, 101 a, 102a) is formed via each series connection.

12. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that two series connections of at least two controllable switching elements (1, 2, 53, 54, 21, 22, 51, 52) each form the component of a single safety circuit (103, 104).

13. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that two series connections connected in parallel of at least two controllable switching elements (1, 2, 51, 52, 21, 22, 53, 54) jointly use a detection system (6) for the formation of a safety circuit.

14. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that each controllable switching element comprises an actuator (31, 41).

15. Safety switch system according to any of the foregoing claims, characterised in that, in a parallel connection of a first and second series connection of at least two controllable switching elements (1, 2, 51, 52, 21, 22, 53, 54), one actuator (31, 41) (31, 41) each actuates a controllable switching element of the first and second series connection.

Revendications

1. Dispositif à interrupteur de sécurité pour la mise et l'arrêt d'une alimentation électrique d'une charge avec au moins un élément de commutation pilotable (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54), plus particulièrement un relais ainsi qu'un circuit de commutation de sécurité (103, 104) pour le contrôle d'un état de commutation de l'élément de commutation, l'élément de commutation (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) étant conçu comme un commutateur de telle sorte qu'un premier contact (1c, 2c) étant relié électriquement soit avec un deuxième contact (1b, 2b) soit avec un troisième contact (1a, 2a) grâce à un processus de commutation, caractérisé en ce que des moyens de découplage électrique (7, 8) sont prévus sous la forme d'un condensateur et/ou d'un optocoupleur pour découpler le circuit de commutation de sécurité (103, 104) de l'alimentation électrique de la charge.

2. Dispositif à interrupteur de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux éléments de commutation pilotables (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) branchés en série sont prévus.

3. Dispositif à interrupteur de sécurité selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième contact (1b, 2b) est relié électriquement avec le circuit de commutation de sécurité et le troisième contact (1a, 2a) est relié électriquement avec la charge.

4. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de commutation (1, 2, 21, 22, 51, 52, 53, 54) relient, dans un état sans courant, le premier (1c, 2c) et le deuxième contact (1 b, 2b) pour le circuit de commutation de sécurité (103, 104).

5. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le premier et le deuxième contact (1c, 2c, 1b, 2b) sont reliés électriquement, un circuit de commutation de sécurité (103, 104) est formé et, lorsque le premier et le troisième contact (1c, 2c, 1a, 2a) sont reliés, un circuit de charge (101, 101a, 102, 102a) est formé.

6. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commutation de sécurité comprend une partie émettrice et une partie d'analyse, la partie émettrice étant disposée sur un côté de contact de l'au moins élément de commutation (1, 2; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54) et la partie d'analyse étant disposée sur l'autre côté de contact de l'au moins un élément de commutation.

7. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commutation de sécurité (103, 104) comprend un parasurtenseur (9).

8. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit de commande est prévu, qui est conçu pour vérifier si deux éléments de commutation branchés en série (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54) sont, dans un état sans courant, dans une position de commutation, dans laquelle les éléments de commutation (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54) ferment le circuit de commutation de sécurité (103, 104).

9. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux branchements en série d'au moins deux éléments de commutation pilotables (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54) sont prévus.

10. Dispositif à interrupteur de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que, grâce à chaque branchement en série (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54), un circuit de commutation de sécurité (103, 104) est formé.

11. Dispositif à interrupteur de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que, grâce à chaque branchement en série, un circuit de charge (101, 102, 101 a, 102a) est formé.

12. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux branchements en série d'au moins deux éléments de commutation pilotables (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52) font partie intégrante d'un seul circuit de commutation de sécurité (103, 104).

13. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux branchements en série, branchés en parallèle, d'au moins deux éléments de commutation pilotables (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54) utilisent en commun un dispositif à détecteur (6) pour la formation d'un circuit de commutation de sécurité.

14. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément de commutation pilotable comprend un actionneur (31, 41).

15. Dispositif à interrupteur de sécurité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans un branchement en parallèle d'un premier et d'un deuxième branchement en série d'au moins deux éléments de commutation pilotables (1, 2 ; 21, 22 ; 51, 52 ; 53, 54), un actionneur (31, 41) actionne un élément de commutation pilotable du premier et du deuxième branchement en série.

Zeichnung