Aufsatzmodul mit Lebensdauerüberwachung für elektromagnetische Schaltgeräte und zugehöriges Verfahren

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Aufsatzmodul, insbesondere ein Kommunikationsmodul mit einem beweglichen Stößel, der über eine Schnittstelle mit einem Schaltgerät verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontaktes mit Kontaktmaterial aufweist.

[0002] Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Lebensdauerüberwachung eines Schaltgeräts mit einem Aufsatzmodul, insbesondere einem Kommunikationsmodul mit einem beweglichen Stößel, der über eine Schnittstelle mit dem Schaltgerät verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontakts mit Kontaktmaterial aufweist.

[0003] Elektromagnetische Schaltgeräte umfassen Schütze, Trennschalter, Leistungsrelais sowie Leistungsschalter. Für derartige elektromagnetische Schaltgeräte, insbesondere für Schütze, ist es bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen erforderlich, den tatsächlichen Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts, im Gegensatz gegebenenfalls zu einem Ansteuerzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts zu erfassen, um ihn anderweitig auswerten zu können.

[0004] Im Stand der Technik erfolgt eine derartige Erfassung mittels einer Erfassungseinrichtung. Hierbei ist im Gehäuse ein mechanischer Schaltkontakt angeordnet, der beim Überführen des Stößels von der einen in die andere Endstellung seinen Schaltzustand wechselt. Der Schaltkontakt wird über Leitungen mit einer Auswertungseinrichtung verbunden, so dass von der Auswertungseinrichtung die Schaltstellung des Schaltkontakts und damit der Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts erfassbar sind. Meist ist die Erfassungseinrichtung eine eigene, vom elektromagnetischen Schaltgerät verschiedene Einrichtung.

[0005] Dazu geht aus der DE 10 2007 002 176 A1 eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Schaltzustands eines elektromagnetischen Schaltgeräts hervor. Die Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Schaltzustands eines elektromagnetischen Schaltgeräts weist ein Gehäuse auf, in welchem ein Stößel beweglich gelagert ist. Der Stößel ist zwischen zwei mechanischen Endstellungen bewegbar, wobei die Endstellungen des Stößels mit dem Schaltzustand des elektromagnetischen Schaltgeräts korrespondieren. Im Gehäuse ist eine Sensoreinrichtung angeordnet, von der erfassbar ist, in welcher der Endstellungen sich der Stößel befindet, und von der ein hiermit korrespondierendes elektrisches Signal abgebbar ist. Die Sensoreinrichtung ist derart ausgebildet, dass die Stellung des Stößels von ihr erfassbar ist, ohne den Stößel zu berühren.

[0006] Nachteilig am Stand der Technik ist jedoch, dass das Lebensdauerende der eingesetzten Schaltgeräte nicht angezeigt wird, um gegebenenfalls im Rahmen einer Wartung rechtzeitig einen Austausch vornehmen zu können.

[0007] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Aufsatzmodul, insbesondere ein Kommunikationsmodul für Schaltgeräte zu schaffen, das eine Lebensdauerüberwachung ermöglicht.

[0008] Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art anzugeben, das eine einfache Lebensdauerüberwachung des Schaltgeräts ermöglicht.

[0009] Diese Aufgaben werden durch ein Kommunikationsmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Lebensdauerüberwachung eines Schaltgeräts mit Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul gemäß Anspruch 7 gelöst.

[0010] Vorteilhafte Aus- und Weitebildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0011] Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe durch ein Aufsatzmodul, insbesondere ein Kommunikationsmodul mit einem beweglichen Stößel gelöst, der über eine Schnittstelle mit einem Schaltgerät verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontakts mit Kontaktmaterial aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass Mittel zur Messung der Positionsänderung des Stößels bei geschlossenem Kontakt vorgesehen sind, die auf Grund des Abbrandes des Kontaktmaterials bei mehrmaligem Schalten des Kontakts erfolgt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.

[0012] Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Element ein am Stößel befestigter Magnet ist.

[0013] Kontakt auf Grund des Kontaktabbrandes ermittelbar ist.

[0014] Der Prozessor dient vorteilhafter Weise zur Protokollierung der Werte der Positionsänderung und zum Vergleich dieser Werte mit abgespeicherten Erfahrungswerten.

[0015] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Schaltgerät mit einer Kommunikationsschnittstelle versehen ist, die zur Übergabe einer durch den Prozessor ermittelten Information dient.

[0016] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, wenn die Kommunikationsschnittstelle für die Anbindung an einen Bus vorgesehen ist.

[0017] Dabei ist es von Vorteil, wenn der Bus ein AS-Interface oder IO-Link ist.

[0018] Die weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lebensdauerüberwachung eines Schaltgeräts mit Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul mit einem beweglichen Stößel, der über einer Schnittstelle mit dem Schaltgerät verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontakts mit Kontaktmaterial aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass über Mittel die Positionsänderung des Stößels bei geschlossenem Kontakt gemessen wird, wobei die Positionsänderung auf Grund des Kontaktabbrandes bei mehrmaligem Schalten entsteht, wobei der für die Positionsänderung ermittelte Wert mit abgespeicherten Werten verglichen und daraus eine die Lebensdauer des Schaltgeräts betreffende Information abgeleitet wird.

[0020] Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.

[0021] Dabei zeigt schematisch:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Kombination aus einem Schaltgerät mit einem Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul, das Mittel zur Lebensdauerüberwachung des Schaltgeräts aufweist.

[0022] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Aufsatzmodul 1 mit einem Stößel 2 in einer ersten Position links und in einer zweiten Position rechts dargestellt. Auf Grund der Vielzahl von Schalthandlungen während der Lebensdauer eines Schaltgeräts nutzt sich das Kontaktmaterial durch Abbrand ab. Die Lebensdauer eines Schaltgeräts hängt daher von der noch vorhandenen Menge, das heißt, der Dicke des Kontaktmaterials ab und muss demzufolge überwacht werden. Der Kontaktabbrand hat eine Positionsänderung 3 des Stößels 2 bei geschlossenem Kontakt zur Folge. Die Positionsänderung 3 des Stößels 2 bei geschlossenem Kontakt ist, wie durch die beiden Positionen in der Zeichnung dargestellt, demnach ein Anzeichen für den Kontaktabbrand und wird daher erfindungsgemäß mit Hilfe eines Sensors 4 gemessen. Hierzu erfasst der Sensor 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel das magnetische Feld eines am Stößel 2 fest angebrachten Magneten 5 und leitet daraufhin ein Sensorsignal an einen Prozessor 6, der vorzugsweise im Schaltgerät 9 integriert ist und dieses Sensorsignal auswertet. Im Prozessor 6 sind Erfahrungswerte abgespeichert, mit denen der Messwert für die Positionsänderung 3 verglichen wird. Aus dem Vergleich wird eine die Lebensdauer des Schaltgeräts 9 betreffende Information abgeleitet. Die Bestimmung der Positionsänderung 3 kann unter Anderem aus einer Zeitmessung für den Weg, den der Stößel 2 beim Schließen und Zurückfahren zurücklegt, erfolgen. Die Zeitmessung beginnt, wenn der Magnet 5 des Stößels 2 beim Schließvorgang vom Sensor 4 erfasst wird und endet nach Schließen des Kontakts, wenn der Stößel 2 zurückfällt und wiederum dabei der Magnet 5 von dem Sensor 4 erfasst wird.

[0023] Auf Grund des Kontaktabbrands verlängert sich der Weg und damit die gemessene Zeit, woraus die Positionsänderung 3 des Stößels 2 abgeleitet werden kann.

[0024] Der Prozessor 6 ist mit einer Kommunikationsschnittstelle 7 versehen, um diese Information an eine Steuerung 8 kommunizieren zu können.

[0025] Der Sensor 4 kann zusammen mit dem Prozessor 9 in einer hier nicht dargestellten Baugruppe zusammengefasst sein, die auf das Schaltgerät 9 aufsetzbar ist.

[0026] Das erfindungsgemäß, auf ein Schaltgerät aufsetzbare Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul zeichnet sich dadurch aus, dass es über die Messung der Positionsänderung des Stößels bei geschlossenem Kontakt, die auf Grund des Abbrandes des Kontaktmaterials bei mehrmaligem Schalten des Kontakts hervorgerufen wird, Rückschlüsse auf das mögliche Lebensdauerende des Schaltgeräts zulässt, so dass das Schaltgerät rechtzeitig vor seinem möglichen Ausfall ausgetauscht werden kann.

Ansprüche

1. Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul (1) mit einem beweglichen Stößel (2), der über eine Schnittstelle mit einem Schaltgerät (9) verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontakts mit Kontaktmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4,5) zur Messung der Positionsänderung (3) des Stößels (2) bei geschlossenem Kontakt vorgesehen sind, wobei die Mittel zur Messung der Positionsänderung (3) des Stößels einen Sensor (4) umfassen und wobei der Stößel (2) mit einem vom Sensor (4) erfassbaren Element (5) versehen ist und wobei das Schaltgerät (9) einen Prozessor (6) zur Auswertung eines vom Sensor empfangenen Sensorsignals aufweist, mit dem die Positionsänderung (3) des Stößels (2) bei geschlossenem Kontakt auf Grund des Kontaktabbrandes ermittelbar ist.

2. Aufsatzmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein am Stößel (2) befestigter Magnet (5) ist.

3. Aufsatzmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (6) zur Protokollierung der Werte der Positionsänderung (3) und zum Vergleich dieser Werte mit abgespeicherten Erfahrungswerten dient.

4. Aufsatzmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (9) mit einer Kommunikationsschnittelle (7) versehen ist, die zur Übergabe einer durch den Prozessor (6) ermittelten Information dient.

5. Aufsatzmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (7) für die Anbindung an einen Bus vorgesehen ist.

6. Aufsatzmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bus ein AS-Interface oder IO-Link ist.

7. Verfahren zur Lebensdauerüberwachung eines Schaltgeräts (9) mit einem Aufsatzmodul, insbesondere Kommunikationsmodul (1) mit einem beweglichen Stößel (2), der über eine Schnittstelle mit dem Schaltgerät (9) verbunden ist, das mindestens ein Schaltstück zum Schalten eines Kontakts mit Kontaktmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass über Mittel (4,5) die Positionsänderung (3) des Stößels (2) bei geschlossenem Kontakt gemessen wird, wobei der für die Positionsänderung (3) ermittelte Messwert mit abgespeicherten Werten verglichen und daraus eine die Lebensdauer des Schaltgeräts betreffende Information abgeleitet wird.

Claims

1. Add-on module, in particular a communication module (1), having a movable plunger (2) which is connected via an interface to a switching device (9) which has at least one contact piece for switching a contact having contact material, characterised in that means (4,5) are provided for measuring the change in position (3) of the plunger (2) when the contact is in the closed state, wherein the means for measuring the change in position (3) of the plunger include a sensor (4) and wherein the plunger (2) is provided with an element (5) which can be detected by the sensor (4) and wherein the switching device (9) has a processor (6) for analysing a sensor signal which has been received from the sensor and by means of which it is possible to determine the change in position (3) of the plunger (2) when the contact is in the closed state due to contact erosion.

2. Add-on module according to claim 1, characterised in that the element is a magnet (5) fixedly attached to the plunger (2).

3. Add-on module according to one of the preceding claims, characterised in that the processor (6) serves for logging the values of the change in position (3) and for comparing said values with stored empirical values.

4. Add-on module according to one of the preceding claims, characterised in that the switching device (9) is provided with a communication interface (7) which is used for passing on information ascertained by the processor (6).

5. Add-on module according to one of the preceding claims, characterised in that the communication interface (7) is provided for connecting to a bus.

6. Add-on module according to claim 5, characterised in that the bus is an AS-Interface or IO-Link.

7. Method for end-of-life monitoring of a switching device (9) having an add-on module, in particular a communication module (1), having a movable plunger (2) which is connected via an interface to the switching device (9) which has at least one contact piece for switching a contact having contact material, characterised in that the change in position (3) of the plunger (2) when the contact is in the closed state is measured via means (4,5), wherein the measured value ascertained for the change in position (3) is compared with stored values and information relating to the end of life of the switching device is derived from said comparison.

Revendications

1. Module auxiliaire, en particulier module de communication (1) avec une tige mobile (2), qui est relié à un commutateur (9) par l'intermédiaire d'une interface, ledit commutateur présentant au moins une pièce de commutation permettant de commuter un contact avec un matériau de contact, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen (4, 5) permettant une mesure de la modification de position (3) de la tige (2) lorsque le contact est fermé, dans lequel le moyen de mesure de la modification de position (3) de la tige comprend un capteur (4) et dans lequel la tige (2) est munie d'un élément (5) pouvant être détecté par le capteur (4) et dans lequel le commutateur (9) présente un processeur (6) permettant une évaluation d'un signal de capteur reçu en provenance du capteur, avec lequel la modification de position (3) de la tige (2), due à une usure du contact, lorsque le contact est fermé peut être déterminée.

2. Module auxiliaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément est un aimant (5) fixé sur la tige (2).

3. Module auxiliaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le processeur (6) permet une consignation des valeurs de la modification de position (3) et une comparaison desdites valeurs avec des valeurs d'expérience mises en mémoire.

4. Module auxiliaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur (9) est muni d'une interface de communication (7), qui permet un transfert d'une information déterminée par le processeur (6).

5. Module auxiliaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interface de communication (7) est prévue pour un raccordement à un bus.

6. Module auxiliaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bus est une AS-interface ou IO-Link.

7. Procédé de surveillance de la durée de vie d'un commutateur (9) avec un module auxiliaire, en particulier un module de communication (1) avec une tige (2) mobile, qui est relié au commutateur (9) par l'intermédiaire d'une interface, ledit commutateur présentant au moins une pièce de commutation permettant une commutation d'un contact avec un matériau de contact, caractérisé en ce que la modification de position (3) de la tige (2), lorsque le contact est fermé, est mesurée grâce au moyen (4, 5), dans lequel la valeur de mesure déterminée pour la modification de position (3) est comparée avec des valeurs mises en mémoire et une information concernant la durée de vie du commutateur en est déduite.

Zeichnung