專利名稱：用于可靠地?cái)嚅_危險(xiǎn)裝置的安全開關(guān),尤其是緊急停止開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可靠地?cái)嚅_危險(xiǎn)裝置的安全開關(guān)，尤其是緊急停止開關(guān)，該開關(guān)包括可在第一位置與至少一個第二位置之間移動的機(jī)械地操作的動作件(Stellelement)；以及用于檢測在所述位置至少之一中的動作件的檢測件。
背景技術(shù)：
例如DE 38 41 458 C1公開了這樣一種安全開關(guān)。
現(xiàn)有技術(shù)的這種安全開關(guān)通常用于自動化設(shè)備中，以便在出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)將該設(shè)備置于安全狀態(tài)。例如，可以是在手動地操作緊急停止開關(guān)時(shí)立即斷開設(shè)備。然而，根據(jù)應(yīng)用場合，也可采用安全的靜止位置(Ruheposition)或阻止設(shè)備的部分功能。除了手動地操作的緊急停止開關(guān)(“蘑菇狀按鈕”)之外，這種通用類型的安全開關(guān)的典型的示例還有通過桿、輥、鉸鏈等機(jī)械地操作的手動的啟動按鈕以及位置開關(guān)和限位開關(guān)。DE 199 02 910 A1、DE 199 02 919 A1、DE 199 37 947 A1或DE 34 30090 A1公開了這種安全開關(guān)的示例。
現(xiàn)有技術(shù)的所有這種安全開關(guān)共同的特征是，它們具有機(jī)械地操作的動作件，通過檢測件監(jiān)測該動作件的各個位置。在實(shí)踐中，目前檢測件通常形成為機(jī)電轉(zhuǎn)換件，通過可移動的動作件使該轉(zhuǎn)換件的接觸件斷開或閉合。在安全開關(guān)中通常使用所謂強(qiáng)制斷開設(shè)置，即使在安全開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，例如在接觸件卡在閉合位置的情況下，這種結(jié)構(gòu)也保證該安全開關(guān)斷開。這些安全開關(guān)，尤其是通用類型的緊急停止開關(guān)，由于已經(jīng)歷多年并且生產(chǎn)量大而可低成本且可靠地生產(chǎn)。
但盡管如此，在實(shí)踐中對安全開關(guān)的功能可靠性的“信任”受到限制。例如在用于汽車工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中，要求全部的緊急停止開關(guān)必須每年被手動地操作至少一次或兩次，以便檢驗(yàn)其功能可靠性。容易理解，在具有大量緊急停止開關(guān)的大面積的龐大的設(shè)備中，這種功能檢驗(yàn)需要一定的時(shí)間并且由此需要一定的費(fèi)用。因此，盡管緊急停止開關(guān)的制造成本低，在使用這種緊急停止開關(guān)的設(shè)備的使用壽命期間用于這種定期的功能檢驗(yàn)的運(yùn)營成本增加。
DE 199 09 968 A1公開了一種用于電控機(jī)器的安全開關(guān)，在該安全開關(guān)中，將通過多個叉形擋光板來評估可移動的動作件的位置。作為替換方案，沒有更詳細(xì)解釋地提出了感應(yīng)的、電容的或壓敏的例如壓電的位置檢測裝置。這些措施的目的在于，避免用于防止不允許的轉(zhuǎn)換順序的復(fù)雜機(jī)構(gòu)并且同時(shí)獲得高的功能可靠性。
DE 100 23 199 A1公開了一種用于電動機(jī)器的安全開關(guān)，該安全開關(guān)具有力或壓力傳感器，從而可區(qū)分所期望的操作狀態(tài)與緊急狀態(tài)。
此外，DE 100 37 003 A1公開了一種鑰匙開關(guān)，該鑰匙開關(guān)被設(shè)置用于檢驗(yàn)對機(jī)器、設(shè)備等的計(jì)算機(jī)輔助控制裝置的干預(yù)權(quán)限。代替機(jī)械的鑰匙，在此提出使用應(yīng)答器來建立干預(yù)權(quán)限。
此外，在標(biāo)題為“Sicherheitsschaltgerte(安全轉(zhuǎn)換裝置)”的書(VerlagModerne Industrie出版，“Bibliothek der Technik”系列第232卷，ISBN3-478-93234-3)中，還介紹了上面所提到的鑰匙開關(guān)。作為對此領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展的一般展望，書中還提及這樣的觀點(diǎn)，即，將一個發(fā)射器組合到啟動開關(guān)中，該發(fā)射器在操作時(shí)通過無線電數(shù)據(jù)通信將單義的代碼傳送給相關(guān)的接收器，由此，在啟動開關(guān)中不再需要目前通常不方便的電纜。
此外，EP 0 229 247 A2或EP 0 968 567 B1公開了無接觸地工作的信號發(fā)射器(即，本身是兩件式的非機(jī)械地操作的信號發(fā)射器)，這種信號發(fā)射器也根據(jù)應(yīng)答器原理工作。這種無接觸的信號發(fā)射器還用于監(jiān)測保護(hù)門。

發(fā)明內(nèi)容
以此為背景，本發(fā)明的目的是提供一種開始所提及類型的安全開關(guān)，無需外部操作即可檢測該安全開關(guān)的功能能力，以便由此降低用于外部功能檢驗(yàn)的費(fèi)用。
該目的根據(jù)本發(fā)明的方面這樣實(shí)現(xiàn)，即，開始所提及的安全開關(guān)的檢測件包括具有單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼的應(yīng)答器以及被設(shè)計(jì)成用于讀出該應(yīng)答器識別碼的讀取單元，其中應(yīng)答器及讀取單元彼此這樣設(shè)置，使得該讀取單元在動作件的第一位置可以但在其第二位置不可以讀出該應(yīng)答器。
因此，本發(fā)明的安全開關(guān)具有通常與讀取單元在空間上分開地設(shè)置的應(yīng)答器。為了讀出應(yīng)答器識別碼，如在應(yīng)答器中通常那樣，讀取單元與應(yīng)答器彼此無線地，即，通過至少一個電磁信號通信。應(yīng)答器、讀取單元及可移動的動作件這樣設(shè)置，使得當(dāng)動作件從第一位置移動到第二位置時(shí)，無線通信中斷(被禁止)。換言之，僅當(dāng)動作件位于第一位置時(shí)才可實(shí)現(xiàn)無線通信。根據(jù)讀取單元是否可讀出應(yīng)答器識別碼，可確定動作件的位置。
通過這樣設(shè)置，可令人吃驚地實(shí)現(xiàn)，即使在機(jī)械地操作的、因此可以說是單件式的安全開關(guān)(區(qū)別于無接觸地工作的、因此不言而喻是兩件式的信號發(fā)射器)中，也可可靠地監(jiān)測動作件的位置并由此監(jiān)測操作狀態(tài)。由于在這種安全開關(guān)中動作件的運(yùn)動行程小，最初沒有期望能夠這樣。但現(xiàn)在實(shí)際試驗(yàn)已證實(shí)，即使在單件式的機(jī)械地操作的安全開關(guān)中也可有利地使用應(yīng)答器來評估操作狀態(tài)。
與例如叉形擋光板及其它迄今所公開的檢測件相比，應(yīng)答器的使用由于單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼而固有地對操作及錯誤檢測具有更高的可靠性。由于應(yīng)答器與讀取單元之間的通信是動態(tài)的過程，即，可以持續(xù)地重復(fù)，所以安全開關(guān)內(nèi)的任何功能失常都可被自動地檢測到。
此外，在應(yīng)答器中可容易地實(shí)現(xiàn)有目的地中斷應(yīng)答器與讀取單元之間的通信，而無需機(jī)械地操作動作件。因此，可以以“電子的”方式測試本發(fā)明的安全開關(guān)的功能能力，這至少原則上可實(shí)現(xiàn)減少或甚至省略迄今通常手動的功能檢查。
因此完全實(shí)現(xiàn)了上述目的。
本發(fā)明的安全開關(guān)還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，無需使用帶有接觸件的檢測件，因此本發(fā)明的安全開關(guān)可完全無磨損地工作。另一方面，尤其為了保持與現(xiàn)有安全開關(guān)的兼容性，仍可使用帶有接觸件的轉(zhuǎn)換件作為與應(yīng)答器一起使用的檢測件。此外，在此情況下還會提供多樣化的冗余，這種冗余又可提高功能可靠性。
作為其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的安全開關(guān)可由于提出的應(yīng)答器識別碼而可相當(dāng)簡單地?zé)o線地連接到一個設(shè)置在上級的評估單元上。這尤其在大面積的設(shè)備中減少了電纜數(shù)量。
在本發(fā)明的安全開關(guān)的優(yōu)選構(gòu)型中，所述第一位置是動作件的靜止位置。
這對于用作緊急停止開關(guān)尤其有利，因?yàn)橛性?、動態(tài)的應(yīng)答器信號的故障由此自動地導(dǎo)致被監(jiān)測的設(shè)備斷開。由此簡化了本發(fā)明的安全開關(guān)的評估及安裝。
在另一個構(gòu)型中，應(yīng)答器設(shè)置在可移動的動作件上。優(yōu)選地，應(yīng)答器在此構(gòu)造成無源的應(yīng)答器。
無源的應(yīng)答器，即，無需自己的能量源就能夠工作的應(yīng)答器，在很久以來就已可在市場上獲得。這種應(yīng)答器例如在車輛上用于防盜鎖中或者在工廠化農(nóng)場中用于辨別各個動物。由于生產(chǎn)量較大，無源的應(yīng)答器作為成本低廉的構(gòu)件可供使用。無源的應(yīng)答器可非常簡單地固定在可移動的動作件上，例如粘接，這可實(shí)現(xiàn)低成本的制造。此外，在該構(gòu)型中動作件的位置可非常可靠地確定，因?yàn)閼?yīng)答器與動作件強(qiáng)制地一起運(yùn)動。
在另一個構(gòu)型中，本發(fā)明的安全開關(guān)具有用于選擇性地屏蔽電磁信號的第一屏蔽件，該屏蔽件與應(yīng)答器和/或讀取單元可根據(jù)動作件彼此相對運(yùn)動。
通過這種屏蔽件，可選擇性地限制電磁波的傳播通道，應(yīng)答器與讀取單元之間的無線通信基于這些電磁波。因此，在該構(gòu)型中本發(fā)明的安全開關(guān)的響應(yīng)特性變得更加可控制，這有助于進(jìn)一步提高功能可靠性。此外，由于使用了這種屏蔽件，可顯著減小動作件的可檢測的轉(zhuǎn)換行程，從而，必須相互區(qū)別的第一位置與第二位置可在空間上非常緊地靠著。因此，可減小本發(fā)明的安全開關(guān)的總體尺寸。另外，較高的靈敏性帶來更快速的并且也更可靠的功能。
在另一個構(gòu)型中，第一屏蔽件具有孔，該孔在動作件的第一位置位于應(yīng)答器與讀取單元之間基本上直的連線上。
在該構(gòu)型中，第一屏蔽件在一定程度上作為孔板工作，應(yīng)答器與讀取單元之間的通信穿過該孔板進(jìn)行。即使這三個元件，即，應(yīng)答器和/或讀取單元和/或屏蔽件的孔中，僅一個相對于其它兩個移動，所述通信也可非常迅速地中斷。通過適當(dāng)?shù)卮_定該孔(“孔板”)的幾何尺寸，可非常精確地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的安全開關(guān)的轉(zhuǎn)換特性。此外，在該構(gòu)型中可在很大程度上或者甚至完全將應(yīng)答器和/或讀取單元封裝在該屏蔽件中，由此進(jìn)一步提高了本發(fā)明的安全開關(guān)的功能可靠性。
在另一個構(gòu)型中，第一屏蔽件設(shè)置在動作件上。因此，第一屏蔽件可例如剛性地固定在動作件上，從而跟隨動作件的運(yùn)動。此外，第一屏蔽件也可以是動作件的一部分，即，動作件同時(shí)還用作第一屏蔽件。
屏蔽件與動作件的這種聯(lián)接是一種通過動作件的移動來實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器與讀取單元之間的通信中斷的簡單的方式。在這種情況下動作件在一定程度上用作門，該門僅在被打開的狀態(tài)下使應(yīng)答器與讀取單元之間的通信通道暢通，但在關(guān)閉狀態(tài)下阻塞該通信通道。該構(gòu)型具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，應(yīng)答器與讀取單元都可固定地設(shè)置在安全開關(guān)中的適當(dāng)位置，這在實(shí)際應(yīng)用中提高了自由度。尤其是據(jù)此可通過選擇應(yīng)答器與讀取單元之間的距離實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的最優(yōu)化。
在另一個構(gòu)型中，第一屏蔽件具有相對于動作件的運(yùn)動方向基本上橫向地延伸并具有用于動作件穿過的開口的部分。
在該構(gòu)型中，當(dāng)操作安全開關(guān)時(shí)，動作件在一定程度上進(jìn)入由第一屏蔽件屏蔽的區(qū)域中。由于第一屏蔽件可不同于動作件而剛性地固定到支承件壁或殼體壁上，所以屏蔽件可形成為表面積較大。因此有利地，屏蔽效果可在最大的功能可靠性方面達(dá)到最優(yōu)化。
在另一個構(gòu)型中，第一屏蔽件具有用于限定電磁信號的傳輸?shù)男盘柾ǖ馈?br> 該構(gòu)型基于這一觀點(diǎn)，即，提供僅用于應(yīng)答器與讀取單元之間的通信的單獨(dú)限定的傳輸路徑，而不是事后通過屏蔽件阻隔可能不期望的傳輸路徑。例如，信號通道可以以波導(dǎo)管的形式實(shí)現(xiàn)，所傳輸?shù)男盘柨蓮脑摬▽?dǎo)管僅出現(xiàn)在選定的位置。通過該措施可獲得特別高的功能可靠性。
在另一個構(gòu)型中，應(yīng)答器設(shè)置在第二屏蔽件中，優(yōu)先設(shè)置在一側(cè)開口的屏蔽套管中。
在另一個構(gòu)型中，讀取單元具有接收線圈，該接收線圈設(shè)置在第三屏蔽件中。
這兩個構(gòu)型可進(jìn)一步提高本發(fā)明的安全開關(guān)的功能可靠性，因?yàn)閼?yīng)答器及讀取單元的發(fā)射及接收特性曲線集中在一個更窄的范圍。尤其是，這些措施可防止通過在各個發(fā)射特性曲線中的旁瓣出現(xiàn)通信。進(jìn)一步提高了本發(fā)明的安全開關(guān)的響應(yīng)精度。
在另一個構(gòu)型中，這些屏蔽件是導(dǎo)電的、非鐵磁性的屏蔽件，優(yōu)選地由鋁、銅、銀、金或其組合制成。
可選地，電磁波也可公知地被有磁效應(yīng)的屏蔽件例如鐵氧體影響。但已經(jīng)證實(shí)，在由于特定的使用目的而在此出現(xiàn)的典型的距離及頻率處，導(dǎo)電的、在很大程度上無磁效應(yīng)的屏蔽件更為有效。因此可更精確地進(jìn)行屏蔽。這進(jìn)一步提高了功能可靠性。
在另一個構(gòu)型中，本發(fā)明的安全開關(guān)具有轉(zhuǎn)換件，可借助于該轉(zhuǎn)換件選擇性地抑制應(yīng)答器識別碼的讀出。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換件設(shè)置在讀取單元的區(qū)域中。
借助于這種轉(zhuǎn)換件，可以以簡單的方式實(shí)現(xiàn)測試功能。尤其是，設(shè)置在上級的控制裝置可周期地抑制應(yīng)答器識別碼的讀出，以便檢驗(yàn)本發(fā)明的安全開關(guān)是否正確地響應(yīng)。這使得可實(shí)現(xiàn)單道地構(gòu)造具有本發(fā)明的安全開關(guān)的安全電路，由此需要較少的構(gòu)件及較小的安全空間。此外，在以前的安全開關(guān)中實(shí)施的手動檢驗(yàn)在該構(gòu)型中可自動地實(shí)施，這使得本發(fā)明的安全開關(guān)易于符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)及獲得認(rèn)可。
在另一個構(gòu)型中，該安全開關(guān)具有壓力傳感器，借助于該壓力傳感器可檢測動作件上的操作壓力。
通過這種壓力傳感器，可以以相對于動作件的位置的評估冗余的方式檢測本發(fā)明的安全開關(guān)操作。因此，進(jìn)一步提高了功能可靠性。此外，這種壓力傳感器提供了這樣的可能性，即，即使當(dāng)動作件例如被卡住或者以其它方式被阻礙運(yùn)動時(shí)，也可檢測本發(fā)明的安全開關(guān)的操作。通過該壓力傳感器，本發(fā)明的安全開關(guān)也可用于產(chǎn)生嚴(yán)重污染的區(qū)域中，例如可能影響機(jī)械操作的涂裝設(shè)備中。
在另一個構(gòu)型中，動作件由抗腐蝕的材料制成和/或被無塵地封裝。
該構(gòu)型還有助于防止動作件不能移動，這可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的錯誤排除。因此可進(jìn)一步降低手動的功能檢查的頻率。
應(yīng)當(dāng)理解，上述以及下面還要說明的特征不僅可以以分別給出的組合使用，而且可以以其它的組合或單獨(dú)地使用，而沒有背離本發(fā)明的范圍。


附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例，在下面的說明中對它們進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中圖1示出自動化工作的設(shè)備的簡化視圖，其中使用了本發(fā)明的安全開關(guān)的實(shí)施例；圖2及圖3示出在兩個不同的操作位置中本發(fā)明的安全開關(guān)的實(shí)施例；圖4示出圖2及圖3的安全開關(guān)中的應(yīng)答器及讀取單元的簡化的電路圖；圖5及圖6示出在兩個不同的操作狀態(tài)的本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個實(shí)施例；圖7及圖8示出在兩個不同的操作狀態(tài)的本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個圖9及圖10示出本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個實(shí)施例的簡化的原理圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中總體上用參考標(biāo)號10標(biāo)示了一個自動化工作的設(shè)備，其中使用了本發(fā)明的安全開關(guān)的實(shí)施例。
設(shè)備10在此例如包括機(jī)器人12。但是本發(fā)明并不限于此，而是可同樣地在使用機(jī)械地操作的安全開關(guān)的其它設(shè)備中使用。
機(jī)器人12在此以本身公知的方式通過兩個接觸器14、16連接到電源18。接觸器14、16的常開觸點(diǎn)彼此串連，以便執(zhí)行冗余的斷開路徑。接觸器14、16由安全轉(zhuǎn)換裝置20或其它合適的安全控制裝置來致動。安全轉(zhuǎn)換裝置20在輸入側(cè)連接有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的緊急停止開關(guān)22。用作緊急停止開關(guān)是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不限于此，而是可同樣地在其它機(jī)械地操作的(單件式的)安全開關(guān)中使用。
緊急停止開關(guān)22通過連接裝置24向安全轉(zhuǎn)換裝置20提供輸出信號并通過第二連接裝置26從該安全轉(zhuǎn)換裝置獲得具有測試脈沖30的控制信號28。因此，如下面還要詳細(xì)說明的，安全轉(zhuǎn)換裝置20可根據(jù)其功能能力檢驗(yàn)緊急停止開關(guān)22。如果安全轉(zhuǎn)換裝置20根據(jù)通到緊急停止開關(guān)22的連接裝置24檢測到不明的或不確定的狀態(tài)，或者如果緊急停止開關(guān)22被手動地操作并且相應(yīng)的信號通過連接裝置24傳送給安全轉(zhuǎn)換裝置20，則安全轉(zhuǎn)換裝置20通過接觸器14、16斷開機(jī)器人12。
圖2及圖3中示出了在其兩個可能的操作狀態(tài)中的緊急停止開關(guān)22。圖2示出在靜止?fàn)顟B(tài)或未被操作狀態(tài)的緊急停止開關(guān)22。圖3示出被操作后的緊急停止開關(guān)22。在操作時(shí)，緊急停止開關(guān)22的操縱鈕32在箭頭34的方向上被向下壓。所涉及的運(yùn)動行程在圖3中以參考標(biāo)號36示出。
緊急停止開關(guān)22具有與操縱鈕32剛性地連接的動作件38。動作件38在箭頭34的方向上可移動地支承在接收部40中，該接收部的一部分固定在開關(guān)殼體42上。在動作件38的自由端部上設(shè)置有一個市場上可獲得的無源的應(yīng)答器44，該應(yīng)答器的工作模式參照圖4在下面還要詳細(xì)說明。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，應(yīng)答器44在此粘接在屏蔽套管46中，該屏蔽套管管狀地包圍應(yīng)答器44并且僅在一側(cè)(即圖2及圖3中的左側(cè))開口。
用參考標(biāo)號48標(biāo)示用于讀出應(yīng)答器44的讀取單元。讀取單元48在專業(yè)術(shù)語中也被稱為卷標(biāo)讀取器，并且該讀取單元在其朝著應(yīng)答器44的一側(cè)具有接收線圈50，該讀取單元通過該接收線圈與應(yīng)答器44無線通信。
用參考標(biāo)號52標(biāo)示一評估邏輯裝置，該評估邏輯裝置致動讀取單元48并且拾取該讀取單元的輸出信號。與這里表示為功能塊的方式不同，具有接收線圈50的讀取單元48與評估邏輯裝置52也可連接在一個組合的電路中。
用參考標(biāo)號54標(biāo)示用于連接連接裝置24、26(圖1)的連接插孔?？蛇x地，由于本發(fā)明使用了應(yīng)答器，緊急停止開關(guān)22也可與安全轉(zhuǎn)換裝置20或相應(yīng)的安全控制裝置無線通信。
用參考標(biāo)號56標(biāo)示一屏蔽件，該屏蔽件在此套筒狀地包圍動作件38。屏蔽件56具有孔58，該孔這樣設(shè)置，使得在緊急停止開關(guān)22的靜止?fàn)顟B(tài)該孔位于讀取單元48(更確切的，該讀取單元的接收線圈50)與應(yīng)答器44之間的假想的連線60上。因此，在緊急停止開關(guān)22的靜止?fàn)顟B(tài)可實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器44與讀取單元48之間的無線通信，這在圖2中以參考標(biāo)號62標(biāo)示。
另一方面，如果動作件38位于圖3中所示的位置，則應(yīng)答器44、接收線圈50及孔58不再位于直的連線上。由于屏蔽件56，因此在讀取單元48與應(yīng)答器44之間不可進(jìn)行通信。這種通信中斷由評估邏輯裝置52檢測到并通過連接裝置24傳達(dá)給安全轉(zhuǎn)換裝置20。從而該安全轉(zhuǎn)換裝置斷開機(jī)器人12。
在圖2及圖3中所示的實(shí)施例中，動作件38與應(yīng)答器44一起相對于固定的讀取單元48及固定的屏蔽件56運(yùn)動?？蛇x地，也可通過動作件38使讀取單元48和/或屏蔽件56移動。
在圖2及圖3中所示的實(shí)施例中，套筒狀的屏蔽件56的凈內(nèi)徑僅比動作件38的外徑稍大。因此，當(dāng)動作件38位于圖3中所示的位置時(shí)，屏蔽件56與屏蔽套管46相聯(lián)系地形成應(yīng)答器44的基本封閉的屏蔽。優(yōu)選地，屏蔽套管46及屏蔽件56至少部分地由導(dǎo)電材料、在此尤其是銅或鋁制造。
在圖2中用參考標(biāo)號62標(biāo)示一壓力傳感器，該壓力傳感器在一個變型實(shí)施例中設(shè)置在操縱鈕32中。壓力傳感器62的輸出信號輸入給評估邏輯裝置52，以便提供用于檢測操作的第二路徑。
圖4中以簡化的電路圖示出了應(yīng)答器44及讀取單元48。相同的參考標(biāo)號分別標(biāo)示與前述相同的元件。
應(yīng)答器44以本身公知的方式具有發(fā)射及接收線圈66以及單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼68存儲于其中的存儲器。讀取單元48是用于讀出應(yīng)答器識別碼68的市場上可得到的集成電路。為了無線通信，讀取單元48與振蕩回路連接，該振蕩回路包括已提及的接收線圈50及與該接收線圈并聯(lián)地設(shè)置的電容器70。在該優(yōu)選的實(shí)施例中，在線圈50與電容器70之間設(shè)置有晶體管72，所述振蕩回路可借助于該晶體管被斷開并且因此不起作用。晶體管72可用作測試元件，借助于該測試元件可“電子地”抑制應(yīng)答器識別碼68的讀出。作為所示結(jié)構(gòu)的替換方案，晶體管72也可這樣連接，即該晶體管使由線圈50及電容器70構(gòu)成的振蕩回路與讀取單元48分開，這以參考標(biāo)號70′標(biāo)示。
讀取單元48以本身公知的方式借助于振蕩回路50、70產(chǎn)生電磁詢問信號。如果應(yīng)答器44足夠靠近振蕩回路50、70，則該應(yīng)答器被該信號激活并且發(fā)射一個載有單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼68作為信息的應(yīng)答信號。在圖4中以參考標(biāo)號74標(biāo)示的該應(yīng)答信號通過振蕩回路50、70被拾取并且可供讀取單元48使用以便進(jìn)行評估。讀取單元48從該應(yīng)答信號74讀出所述單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼68，并可通過連接裝置76將該單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼供微處理器78使用。微處理器78在內(nèi)部存儲器80中具有比較值，該微處理器可借助于該比較值來檢驗(yàn)所讀出的應(yīng)答器識別碼68與所期望的值是否一致。如果一致，則微處理器78通過放大器電路82在輸出端86輸出相應(yīng)的輸出信號84。該輸出信號84通過連接裝置24輸入給安全轉(zhuǎn)換裝置20。
如在無源應(yīng)答器中通常那樣，只要應(yīng)答器44足夠靠近讀取單元48的發(fā)射及接收回路，在該結(jié)構(gòu)中應(yīng)答器識別碼68的讀出就一直進(jìn)行?？勺x出應(yīng)答器識別碼68的最大距離在圖4中以參考標(biāo)號88示出。
在本發(fā)明的安全開關(guān)22中，應(yīng)答器44與由線圈50和電容器70構(gòu)成的發(fā)射及接收回路彼此這樣設(shè)置，使得在動作件38的第二位置(圖3)超出最大距離88。與此相反，當(dāng)動作件38位于第一位置(圖2)時(shí)，應(yīng)答器44足夠靠近讀取單元48。當(dāng)動作件38從第一位置移動到第二位置時(shí)，應(yīng)答器44與讀取單元48之間的通信中斷。這由微處理器78檢測到并且通過連接裝置24報(bào)告給安全轉(zhuǎn)換裝置20。
在圖4中，用參考標(biāo)號90標(biāo)示測試輸入端，安全轉(zhuǎn)換裝置20可通過該測試輸入端使晶體管72接通或斷開。由于在晶體管74斷開時(shí)不再有應(yīng)答信號74產(chǎn)生并到達(dá)讀取單元48，所以這對應(yīng)于應(yīng)答器44已從讀取單元48的區(qū)域移開的狀態(tài)。因此，微處理器78必須與在動作件38已移動的情況中一樣反應(yīng)。如果該微處理器沒有這樣反應(yīng)，則安全轉(zhuǎn)換裝置20可借助于輸出信號84檢測到這種情況并且作為預(yù)防措施斷開機(jī)器人12。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，緊急停止開關(guān)22具有自己的供電電壓，該供電電壓在此通過電壓調(diào)節(jié)電路92提供。因此可以通過不同的外部供電電壓來操作本發(fā)明的緊急停止開關(guān)22，這簡化了該緊急停止開關(guān)在大面積的設(shè)備中的安裝。
在圖5及圖6中，總體上用參考標(biāo)號100標(biāo)示了本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個實(shí)施例。為簡化起見，該安全開關(guān)100在此也構(gòu)造成緊急停止開關(guān)。相同的參考標(biāo)號標(biāo)示與前述相同的元件。
安全開關(guān)100具有在此基本為盤狀的屏蔽件102，以代替圖2及圖3中套筒狀的屏蔽件56。該屏蔽件相對于動作件38的移動方向34基本上橫向地設(shè)置并且為了該動作件38穿越而具有一個開口104。應(yīng)答器44同樣固定在動作件38的自由端。
在圖5中所示的靜止位置中，應(yīng)答器44位于屏蔽件102上方，帶有讀取單元48(在此未示出)及接收線圈50的評估邏輯裝置52也設(shè)置在屏蔽件102上方。在該靜止位置，進(jìn)行應(yīng)答器44與讀取單元48之間的通信，即，讀取單元48周期地從應(yīng)答器44讀出單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼。
另一方面，在操作動作件38之后，應(yīng)答器44位于屏蔽件102下方。此外，開口104則被動作件38封閉。因此，應(yīng)答器44則與讀取單元48屏蔽。不可進(jìn)行通信(以參考標(biāo)號106標(biāo)示；為了解釋清楚應(yīng)指出，在該位置從無源的應(yīng)答器44根本不發(fā)出信號，而是接收線圈50持續(xù)發(fā)射詢問脈沖)。作為在此所示的替換方案，屏蔽件102在此也可構(gòu)造成杯狀，其中動作件38在第二位置“進(jìn)入”該相應(yīng)的杯中。
在圖7及圖8中，總體上用參考標(biāo)號120標(biāo)示了本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，帶有接收線圈50的讀取單元與應(yīng)答器44都設(shè)置成固定在安全開關(guān)120的殼體42內(nèi)的適當(dāng)位置。應(yīng)答器44與接收線圈50在此分別粘接在屏蔽套管46和122中。應(yīng)答器44及接收線圈50沿徑向彼此相對，動作件38的自由端部可進(jìn)入兩者之間剩余的空間中。在圖7中所示的未被操作的位置，動作件38不干擾應(yīng)答器44與讀取單元48之間的通信。因此，讀取單元48可周期地讀出應(yīng)答器識別碼。另一方面，在圖8中所示的位置，動作件38的自由端封閉所述兩個屏蔽套管46、122，由此應(yīng)答器44與讀取單元48之間的通信被中斷。
圖9及圖10示出了本發(fā)明的安全開關(guān)的另一個實(shí)施例。在這種情況中，應(yīng)答器44與讀取單元48的接收線圈50都設(shè)置在可移動的動作件38上。屏蔽件126這樣構(gòu)造，使得該屏蔽件提供一個信號通道128，當(dāng)動作件38位于圖9中所示的位置時(shí)，讀取單元與應(yīng)答器可通過該信號通道相互通信。與此相反，如果動作件38移動到其第二位置，則應(yīng)答器44與讀取單元的接收線圈50不再連接到信號通道128上。因此通信又被中斷，這相應(yīng)地被評估邏輯裝置52檢測到。
在另一個實(shí)施例中，當(dāng)應(yīng)答器和/或讀取單元與動作件分開地設(shè)置時(shí)，原則上也可使用這種信號通道。從而保留了為了傳輸而提供在動作件移動時(shí)中斷的單獨(dú)限定的信號通道這個原則。
在圖7、圖8、圖9及圖10的實(shí)施例中，優(yōu)選地，動作件38本身構(gòu)造成使得可防止電磁信號通過或至少可衰減電磁信號。根據(jù)應(yīng)答器與讀取單元之間通信的所使用的頻率，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知在相應(yīng)的頻率處具有足夠的阻尼的各種材料。在對于市場上可得到的應(yīng)答器典型的125kHz的頻率的情況下，優(yōu)選使用導(dǎo)電的但非磁性的材料，如鋁、銅、銀或金。例如使用市場上可得到的印制電路板的銅鍍層可得到很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于可靠地?cái)嚅_危險(xiǎn)裝置(12)的安全開關(guān)，尤其是緊急停止開關(guān)，該開關(guān)包括-可在第一位置與至少一個第二位置之間移動的機(jī)械地操作的動作件(38)；以及-用于檢測在所述位置至少之一中的動作件(38)的檢測件；其特征在于，該檢測件包括具有單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼(68)的應(yīng)答器(44)以及設(shè)計(jì)成用于讀出該應(yīng)答器識別碼(68)的讀取單元(48)，其中應(yīng)答器(44)與讀取單元(48)彼此這樣設(shè)置，使得該讀取單元(48)在動作件(38)的第一位置可以但在其第二位置不可以讀出該應(yīng)答器(44)，其中該第一位置優(yōu)選是該動作件的靜止位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全開關(guān)，其特征在于，應(yīng)答器(44)設(shè)置在可移動的動作件(38)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全開關(guān)，其特征在于，設(shè)置有用于選擇性地屏蔽電磁信號(62)的第一屏蔽件(56；102；126)，該屏蔽件(56；102；126)與應(yīng)答器(44)和/或讀取單元(48)可依靠動作件(38)彼此相對運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全開關(guān)，其特征在于，第一屏蔽件(56)具有孔，在動作件(38)的第一位置該孔位于應(yīng)答器(44)與讀取單元(48)之間基本上直的連線(60)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的安全開關(guān)，其特征在于，第一屏蔽件設(shè)置在動作件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的安全開關(guān)，其特征在于，第一屏蔽件(102)具有相對于動作件(38)的移動方向(34)基本上橫向地延伸并具有用于動作件(38)穿過的開口(104)的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的安全開關(guān)，其特征在于，第一屏蔽件(126)具有用于限定電磁信號的傳輸?shù)男盘柾ǖ?128)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，應(yīng)答器(44)設(shè)置在第二屏蔽件(46)中，優(yōu)選地設(shè)置在一側(cè)開口的屏蔽套管中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，讀取單元(48)具有接收線圈(50)，該接收線圈設(shè)置在第三屏蔽件(122)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，屏蔽件(46；56；102；122；126)是導(dǎo)電的非鐵磁性的屏蔽件，優(yōu)選由鋁、銅、銀、金或其組合制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，設(shè)置有優(yōu)選設(shè)置在讀取單元(48)的區(qū)域中的轉(zhuǎn)換件(72)，借助于該轉(zhuǎn)換件可選擇性地抑制應(yīng)答器識別碼(68)的讀出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，設(shè)置有用于檢測動作件(38)上的操作壓力的壓力傳感器(62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的安全開關(guān)，其特征在于，動作件由抗腐蝕的材料制成和/或被無塵地封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于可靠地?cái)嚅_危險(xiǎn)裝置的安全開關(guān)，該安全開關(guān)具有可在第一位置與至少一個第二位置之間移動的動作件(38)。此外設(shè)置有用于檢測在所述這些位置至少之一中的動作件(38)的檢測件。該檢測件包括具有單獨(dú)的應(yīng)答器識別碼的應(yīng)答器(44)以及設(shè)計(jì)成用于讀出所述應(yīng)答器識別碼的讀取單元(48)。應(yīng)答器(44)及讀取單元(48)彼此這樣設(shè)置，使得該讀取單元(48)在動作件(38)的第一位置可以而在其第二位置不可以讀出該應(yīng)答器(44)。
文檔編號H01H3/02GK1868123SQ200480030036
公開日2006年11月22日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者J·普爾曼, C·青澤爾, K·施塔克 申請人:皮爾茨公司