Dispositivo de conmutación de seguridad para la desconexión a prueba de errores de un consumidor eléctrico.

Dispositivo de conmutación de seguridad para la desconexión a prueba de errores de un consumidor eléctrico (26,

28), en particular en una instalación que funciona automáticamente (10), con un primer y un segundo borne deconexión (36, 38) para la conexión de un primer interruptor de señalización (24a), con un tercer y un cuarto borne deconexión (40, 42) para la conexión de un segundo interruptor de señalización (24b), y con al menos un primer y unsegundo elemento de conmutación (56, 58), que están configurados para generar una señal de conmutación desalida redundante para la desconexión del consumidor (26, 28), en el que el primer borne de conexión (36) estácargado con un primer potencial estático de magnitud elevada (UB), y en el que el tercer borne de conexión (40) estácargado con un segundo potencial estático diferente de baja magnitud, en el que el segundo borne de conexión (38)está acoplado con el primer elemento de conmutación (56) de tal manera que el primer elemento de conmutación(56) puede conectarse a través del primer interruptor de señalización (24a) con el primer potencial estático (UB), y enel que el cuarto borne de conexión (42) está acoplado con el segundo elemento de conmutación (58) de tal maneraque el segundo elemento de conmutación (58) puede conectarse a través del segundo interruptor de señalización(24b) con el segundo potencial estático, con un conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90; 80, 92) para la determinaciónde al menos un potencial adicional en el segundo y/o el cuarto borne de conexión (38, 42), en el que el conjunto decircuitos (80, 86, 88, 90; 80, 92) está configurado además para controlar para la señal de conmutación de salidaredundante en función del potencial adicional, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90) estáconfigurado para abrir al menos uno de los elementos de conmutación (56, 58), cuando el potencial adicional es demenor magnitud que un valor umbral definido.

Dispositivo de conmutación de seguridad para la desconexión a prueba de errores de un consumidor eléctrico La presente invención se refiere a un dispositivo de conmutación de seguridad para la desconexión a prueba de errores de un consumidor eléctrico, en particular en una instalación que funciona automáticamente, con un primer y un segundo borne de conexión para la conexión de un primer interruptor de señalización, con un tercer y un cuarto borne de conexión para la conexión de un segundo interruptor de señalización, y con al menos un primer y un segundo elemento de conmutación, que están configurados para generar una señal de conmutación de salida redundante para la desconexión del consumidor, en el que el primer borne de conexión está cargado con un primer potencial estático de magnitud elevada, en el que el tercer borne de conexión está cargado con un segundo potencial estático diferente de baja magnitud, en el que el segundo borne de conexión está acoplado con el primer elemento de conmutación de tal manera que el primer elemento de conmutación puede conectarse a través del primer interruptor de señalización con el primer potencial estático, y en el que el cuarto borne de conexión está

acoplado con el segundo elemento de conmutación de tal manera que el segundo elemento de conmutación puede conectarse a través del segundo interruptor de señalización con el segundo potencial estático, con un conjunto de circuitos para la determinación de al menos un potencial adicional en el segundo y/o el cuarto borne de conexión, en el que el conjunto de circuitos está configurado además para controlar para la señal de conmutación de salida redundante en función del potencial adicional.

Un dispositivo de conmutación de seguridad de este tipo se conoce por el documento US 2001/0027352 A1.

Los dispositivos de conmutación de seguridad en el sentido de la presente invención sirven para desconectar de manera a prueba de errores una máquina o instalación peligrosa, cuando esto es necesario para proteger a personas. Los dispositivos de conmutación de seguridad monitorizan normalmente las señales de aviso de pulsadores de parada de emergencia, interruptores de barreras de seguridad, barreras luminosas, rejillas de difracción óptica y otros aparatos de señalización relacionados con la seguridad y, en función de estas señales de aviso pueden interrumpir un camino de suministro eléctrico a la máquina o instalación monitorizada. Como puede observarse con facilidad, es de gran importancia que siempre esté garantizada la función de seguridad y que los fallos en la zona del dispositivo de conmutación de seguridad se intercepten y/o se detecten a tiempo. Normalmente los dispositivos de conmutación de seguridad están construidos por lo tanto de forma redundante y/o con funciones de autocomprobación. Al menos en el caso de altos requisitos de seguridad se realizan también las señales de aviso de forma redundante con respecto al dispositivo de conmutación de seguridad.

La seguridad contra fallos que puede alcanzarse mediante la redundancia se pierde, no obstante, cuando aparece un cortocircuito transversal en las líneas de conexión entre los aparatos de señalización y el dispositivo de conmutación de seguridad. Un dispositivo de conmutación de seguridad para las categorías de seguridad superiores de la norma europea EN 954-1 (o para requisitos comparables) necesita por lo tanto una detección de cortocircuito transversal. En el caso del dispositivo de conmutación de seguridad conocido por un manual de funcionamiento con el número 19 238-01 de la solicitante de aquí para el aparato de distribución de seguridad PNOZ® X2 éste está realizado de manera que se conecta un aparato de señalización de dos canales, por ejemplo un pulsador de paradad de emergencia con dos contactos con dos contactos de ruptura redundantes, con líneas separadas a los bornes de conexión, estando cargado un primer contacto de apertura del pulsador de paradad de emergencia con el primer potencial, mientras que el segundo contacto de apertura está cargado con un segundo potencial.

Normalmente como primer potencial se usa la tensión de funcionamiento de por ejemplo 24 V, mientras que el segundo potencial es un contrapotencial al mismo, en particular masa. El dispositivo de conmutación de seguridad está configurado en el interior de modo que un cortocircuito transversal entre las líneas de conexión del aparato de señalización, por ejemplo debido a un aplastamiento de cables, lleva a un cortocircuito eléctrico en el dispositivo de conmutación de seguridad, y el cortocircuito tiene como consecuencia un gran aumento de la corriente que fluye hacia el dispositivo de conmutación de seguridad. La corriente aumentada dispara una seguridad, que está dispuesta en el circuito de entrada del dispositivo de conmutación de seguridad. Como consecuencia de ello se desconectan los elementos de conmutación de salida. Este modo de proceder conocido tiene, no obstante, la desventaja de que el punto de liberación de la seguridad (como elemento de identificación de sobrecorriente) es dependiente de la temperatura y por lo tanto impreciso.

Por el documento DE 44 23 704 C1 se conoce otro modo de proceder para la detección de cortocircuitos transversales en dispositivos de conmutación de seguridad. En este caso, los elementos de conmutación en el lado de salida se encuentran con en cada caso una de sus conexiones a un potencial de masa común, mientras que las otras conexiones en cada caso se encuentran a diferente potencial positivo y negativo. Este modo de proceder presupone que el dispositivo de conmutación de seguridad se provea de una tensión alterna, a partir de la que se generan el potencial positivo y negativo. Por lo tanto, este modo de proceder conocido no puede transmitirse sin más a dispositivos de conmutación de seguridad que se provean de una corriente continua.

Por el documento DE 197 58 332 B4 se conoce otro dispositivo de conmutación de seguridad, en el que en el

circuito de entrada se usa un elemento de identificación de sobrecorriente en forma de una seguridad electrónica. Para impedir una reconexión automática a una máquina o instalación monitorizada tras la eliminación de un cortocircuito transversal, en este caso está dispuesto un optoacoplador en paralelo a la seguridad. Cuando la seguridad reacciona, el optoacoplador cortocircuita el circuito de entrada del dispositivo de conmutación de seguridad y pasa a autoenclavamiento. Este dispositivo de conmutación de seguridad conocido tiene sin embargo la desventaja ya mencionada de que el punto de liberación de la seguridad es dependiente de la temperatura y por lo tanto impreciso.

Junto a los procedimientos descritos hasta el momento con potenciales estáticos sobre líneas de señalización existen procedimientos dinámicos para detectar cortocircuitos transversales. A modo de ejemplo se remite en este punto a los documentos DE 100 33 073 A1, DE 197 02 009 C2 y DE 198 05 722 A1. Los procedimientos dinámicos usan señales de reloj diferentes sobre las líneas de conexión a los aparatos de señalización. De esta manera pueden diferenciarse entre sí las señales sobre las líneas de señalización separadas, y puede detectarse un cortocircuito transversal. Los procedimientos dinámicos tienen la desventaja de que al menos deben proporcionarse dos señales de reloj diferentes, lo que está relacionado con el gasto y hace caros de manera correspondiente los aparatos.

El documento US 2001/0027352 A1 da a conocer un circuito de seguridad de un cuerpo de robot, estando asociado cada uno de los n interruptores, en cada caso un factor de emergencia, un primer contacto de apertura-cierre y un segundo contacto de apertura-cierre, que trabajan los dos simultáneamente. Los primeros contactos de aperturacierre están conectados eléctricamente en serie a través de una primera línea de señales para el control del encendido o apagado de una servoalimentación de corriente, mientras que los segundos contactos de aperturacierre están conectados eléctricamente en serie a través de una segunda línea de señales para el control del encendido o apagado de la servoalimentación de corriente.

En este contexto, es un objetivo de la presente invención indicar un dispositivo de conmutación de seguridad sencillo y económico con el que puedan detectarse fallos de forma fiable y a la mayor brevedad posible en el modo de conexión externo.

Según un aspecto de la invención este objetivo se soluciona mediante un dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de circuitos está configurado para abrir al menos uno de los elementos de conmutación, cuando el potencial adicional... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de conmutación de seguridad para la desconexión a prueba de errores de un consumidor eléctrico (26, 28) , en particular en una instalación que funciona automáticamente (10) , con un primer y un segundo borne de 5 conexión (36, 38) para la conexión de un primer interruptor de señalización (24a) , con un tercer y un cuarto borne de conexión (40, 42) para la conexión de un segundo interruptor de señalización (24b) , y con al menos un primer y un segundo elemento de conmutación (56, 58) , que están configurados para generar una señal de conmutación de salida redundante para la desconexión del consumidor (26, 28) , en el que el primer borne de conexión (36) está cargado con un primer potencial estático de magnitud elevada (UB) , y en el que el tercer borne de conexión (40) está

cargado con un segundo potencial estático diferente de baja magnitud, en el que el segundo borne de conexión (38) está acoplado con el primer elemento de conmutación (56) de tal manera que el primer elemento de conmutación (56) puede conectarse a través del primer interruptor de señalización (24a) con el primer potencial estático (UB) , y en el que el cuarto borne de conexión (42) está acoplado con el segundo elemento de conmutación (58) de tal manera que el segundo elemento de conmutación (58) puede conectarse a través del segundo interruptor de señalización 15 (24b) con el segundo potencial estático, con un conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90; 80, 92) para la determinación de al menos un potencial adicional en el segundo y/o el cuarto borne de conexión (38, 42) , en el que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90; 80, 92) está configurado además para controlar para la señal de conmutación de salida redundante en función del potencial adicional, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90) está configurado para abrir al menos uno de los elementos de conmutación (56, 58) , cuando el potencial adicional es de menor magnitud que un valor umbral definido.

2. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90) está configurado para monitorizar el potencial adicional con respecto al primer potencial (UB) .

3. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el al menos un potencial adicional incluye un tercer potencial en el segundo borne de conexión (38) y un cuarto potencial en el cuarto borne de conexión (42) .

4. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90) está configurado además para determinar el primer potencial (UB) .

5. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por

que el conjunto de circuitos (80, 80’) está configurado de manera redundante. 35

6. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 86, 88, 90; 80 92) incluye al menos un circuito integrado, en particular un microcontrolador (80) , que está conectado con el segundo y/o el cuarto borne de conexión (38, 42) .

7. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el conjunto de circuitos (80, 92) incluye una unidad de conmutación (62, 64, 66, 68; 76, 78) , que está configurado para conectar el segundo elemento de conmutación (58) por poco tiempo en paralelo con el segundo interruptor de señalización (24b) .

8. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la unidad de conmutación (62, 64, 66, 68; 76, 78) incluye un puente de diodos (62 -68) , en el que está dispuesto el segundo elemento de conmutación (58) .

9. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por

que el conjunto de circuitos (80, 92) incluye un sensor de valor umbral (92) , en particular un optoacoplador, que está configurado para determinar el potencial adicional.

10. Dispositivo de conmutación de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por

un elemento de identificación de sobrecorriente (84) , en particular una resistencia PTC, que está configurada para 55 abrir al menos uno de los elementos de conmutación (56, 58) en el caso de una sobrecorriente.