(57)【要約】【課題】外部回路の不具合を、確実に、かつできるだけ早く識別することができる、簡単で低コストの安全スイッチング装置を提供する。【解決手段】第１信号スイッチ２４ａの接続のための第１および第２接続端子３６，３８、および第２信号スイッチ２４ｂの接続のための第３および第４接続端子４０，４２を有し、冗長出力スイッチング信号を発生するように設計される第１および第２スイッチング素子５６，５８を有する。第１接続端子３６は第１電位ＵＢに接続され、第３接続端子４０は第２電位（接地）に接続される。さらに、第２接続端子３８は、第１スイッチング素子５６を第１信号スイッチ２４ａを介して第１電位ＵＢに接続することができるように、第１スイッチング素子５６に結合され、第４接続端子４２は、第２スイッチング素子５８を第２信号スイッチ２４ｂを介して第２電位に接続することができるように、第２スイッチング素子５８に結合される。回路構成８０，８６，８８，９０；８０，９２は、第２および／または第４接続端子３８，４２の少なくとも一つの電位を決定するために設けられ、冗長出力スイッチング信号を前記電位の関数として制御するように設計される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動設備（１０）における電気負荷（２６，２８）のフェールセーフ切断のための安全スイッチング装置であって、
第１信号スイッチ（２４ａ）の接続のための第１および第２接続端子（３６，３８）と、第２信号スイッチ（２４ｂ）の接続のための第３および第４接続端子（４０，４２）と、かつ前記負荷（２６，２８）の切断のための冗長出力スイッチング信号を発生するように構成される少なくとも一つの第１および一つの第２スイッチング素子（５６，５８）とを備え、
前記第１接続端子（３６）は、第１定常状態電位（ＵＢ）に接続され、前記第３接続端子（４０）は、異なる第２定常状態電位に接続され、前記第２接続端子（３８）は、前記第１スイッチング素子（５６）を、前記第１信号スイッチ（２４ａ）を介して前記第１定常状態電位（ＵＢ）に接続することができるように、前記第１スイッチング素子（５６）に結合され、前記第４接続端子（４２）は、前記第２スイッチング素子（５８）を、前記第２信号スイッチ（２４ｂ）を介して前記第２定常状態電位に接続することができるように、前記第２スイッチング素子（５８）に結合され、前記第２および／または第４接続端子（３８，４２）の少なくとも一つのさらなる電位を決定するための回路構成（８０，８６，８８，９０；８０，９２）を備え、前記回路構成（８０，８６，８８，９０；８０，９２）は、前記冗長出力スイッチング信号を、前記さらなる電位の関数として制御するように設計されることを特徴とする、安全スイッチング装置。
【請求項２】
前記回路構成（８０，８６，８８，９０）は、前記さらなる電位を、前記第１電位（ＵＢ）に対してモニターするように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の安全スイッチング装置。
【請求項３】
前記第１電位は、高い電位であり、前記第２電位は、低い電位であり、前記回路構成（８０，８６，８８，９０）は、前記さらなる電位の大きさが、規定の閾値未満である場合、前記スイッチング素子（５６，５８）の少なくとも一つを開くように設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の安全スイッチング装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つのさらなる電位は、前記第２接続端子（３８）の第３電位および前記第４接続端子の第４電位を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項５】
前記回路構成（８０，８６，８８，９０）はまた、前記第１電位（ＵＢ）を決定するように設計されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項６】
前記回路構成（８０，８０’）は、冗長設計されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項７】
前記回路構成（８０，８６，８８，９０；８０，９２）は、前記第２および／または第４接続端子（３８，４２）に結合される少なくとも一つの集積回路、特にマイクロコントローラ（８０）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項８】
前記回路構成（８０，９２）は、前記第２スイッチング素子（５８）を、前記第２信号スイッチ（２４ｂ）と並列に一時的に接続するように設計されるスイッチングユニット（６２，６４，６６，６８；７６，７８）を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項９】
前記スイッチングユニット（６２，６４，６６，６８；７６，７８）は、前記第２スイッチング素子（５８）が配置されるダイオードブリッジ（６２〜６８）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の安全スイッチング装置。
【請求項１０】
前記回路構成（８０，９２）は、前記さらなる電位を決定するように設計される閾値センサ（９２）、特にフォトカプラを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【請求項１１】
過電流の場合には前記スイッチング素子（５６，５８）の少なくとも一つを開くように設計される過電流識別素子（８４）、特にＰＴＣサーミスタを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の安全スイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動設備における電気負荷のフェールセーフ切断のための安全スイッチング装置に関する。該安全スイッチング装置は第１信号スイッチの接続のための第１および第２接続端子を備え、第２信号スイッチの接続のための第３および第４接続端子を備え、かつ負荷の切断のための冗長出力スイッチング信号を発生するように構成される少なくとも一つの第１および一つの第２スイッチング素子を備え、第１接続端子は、第１定常状態電位に接続され、第３接続端子は、異なる第２定常状態電位に接続され、第２接続端子は、第１スイッチング素子を第１信号スイッチを介して第１定常状態電位に接続することができるように、第１スイッチング素子に結合され、第４接続端子は、第２スイッチング素子を、第２信号スイッチを介して第２定常電位に接続することができるように、第２スイッチング素子に結合される。
【背景技術】
【０００２】
安全スイッチング装置は、本出願人によって提供されかつ販売されているＰＭＯＺ（登録商標）Ｘ２安全スイッチング装置についての取り扱い説明書番号１９  ２３８−０１から公知である。
本発明に関する安全スイッチング装置は、典型的には、人員を保護するのに必要である場合、危険な機械または設備をフェールセーフに切断するために用いられる。安全スイッチング装置は、典型的には、緊急オフボタン、保護ドアスイッチ、光障壁、光グリッド、および他の安全信号装置からの信号をモニターし、かつこれらの信号に応じて、モニターされる機械または設備への電源経路を遮断するように設計される。容易に理解できるように、安全機能を常に保証すること、および安全スイッチング装置の領域での不具合が、制御下に置かれ、かつ／または初期段階で識別されることが重要である。したがって、安全スイッチング装置は、典型的には、冗長設計を有する、および／または自己試験機能を有する。少なくとも安全要求が厳しい場合、安全スイッチング装置への信号はまた、冗長であるように設計される。
【０００３】
しかしながら、信号装置と安全スイッチング装置との間の接続線に短絡が生じる場合、冗長性によって達成することができるフェールセーフ性が失われる。したがって、ヨーロッパ規格ＥＮ９５４−１（または匹敵する要件についての）より高レベルの安全カテゴリーに従う安全スイッチング装置は、短絡識別を必要とする。最初に述べた安全スイッチング装置では、このことは、２チャンネル信号装置、たとえば、二つの冗長ブレーク接点を持つ緊急オフボタンが、別個の線によって接続端子に接続され、第１電位が緊急オフボタンの第１ブレーク接点に印加され、一方、第２電位が第２ブレーク接点に印加されることで達成される。例えば２４ボルトの動作電圧は、典型的に、第１電位として用いられ、一方、第２電位は対向電位、特に接地電位である。内部的には、安全スイッチング装置は、信号装置の接続線間での、たとえばケーブルが圧砕される結果としての短絡によって、安全スイッチング装置における短絡がもたらされ、この短絡の結果、安全スイッチング装置へ流入する電流が大きく上昇する。増加した電流が、安全スイッチング装置の入力回路に配置されるヒューズを切断（ｔｒｉｐ）させる。結果として、出力スイッチング素子は、オフに切り換えられる。しかしながら、本公知のアプローチは、ヒューズが（過電流識別素子として）切断されるトリガ点が、温度に依存しており、よって不正確であるという欠点がある。
【０００４】
下記特許文献１は、安全スイッチング装置における短絡の識別のための他のアプローチを開示している。この場合、出力側スイッチング素子の各々は、その端子の一方で共通の接地電位に接続され、一方、他の端子それぞれは、異なる正および負電位に接続される。しかしながら、本アプローチは、そこから正および負電位が生じる交流電圧が供給される安全スイッチング装置に依存している。したがって、本公知のアプローチを、直流電圧が供給される安全スイッチング装置に直接移行させることはできない。
【０００５】
下記特許文献２は、他の安全スイッチング装置を開示しており、電子ヒューズの形態の過電流識別素子が、入力回路において用いられる。短絡が修理された後に、モニターされる機械または設備の自動再始動を防ぐために、フォトカプラは、この場合ヒューズと並列に配置される。ヒューズが切断すると、フォトカプラは、安全スイッチング装置の入力回路を短絡させ、それ自体をこの位置でラッチする。しかしながら、本公知の安全スイッチング装置は、上で述べた欠点があり、すなわちヒューズの切断点が、温度に依存しており、よって不正確である。
【０００６】
今まで論じたアプローチ、すなわち信号線上の定常状態電位を用いるアプローチに加えて、短絡の識別のための動的方法もある。例えば、下記特許文献３、４および５を参照する。動的アプローチは、信号装置への接続線上に異なるクロックを有する信号を用いる。したがって、別個の信号線上の信号を互いに区別することができ、短絡を識別することができる。動的アプローチは、少なくとも二つの異なるクロック信号を与えなければならず、それによって複雑になりかつ装置がより高価になるという短所がある。
【特許文献１】独国特許第４４２３７０４Ｃ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９７５８３３２Ｂ４号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１００３３０７３Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許第１９７０２００９Ｃ２号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１９８０５７２２Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これを背景として、本発明の目的は、それを用いて外部回路の不具合を、確実に、かつできるだけ早く識別することができる、簡単で低コストの安全スイッチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、本目的は、第２および／または第４接続端子の少なくとも一つのさらなる電位を決定するための回路構成を備える、冒頭に述べた種類の安全スイッチング装置によって達成され、該回路構成はまた、冗長出力スイッチング信号をさらなる電位の関数として制御するように設計される。
新規安全スイッチング装置は、定常状態アプローチに基づき、したがってクロック信号またはクロック発生器を必要としない。該安全スイッチング装置は、好ましくは任意の補助または変調クロックなしに短絡を識別するために、信号装置への接続線上の二つの相互に異なる定常状態電位を用いる。任意の短絡を識別するために、電位（必ず定常状態である）は、第２および／または第４接続端子で測定され、そこで予想電位と比較される。そのような比較により、ダイナミッククロック信号なしに確実な短絡識別ができるようになる。したがって、新規安全スイッチング装置を、公知の定常状態アプローチとして、同じように低いコストで製造することができる。定常状態電位が、好ましい安全スイッチング装置内から提供される場合、クロック発生器だけでなく、クロック信号を出力するための接続端子もなしで済ませることができ、それによって高い安全カテゴリーでの非常に小さな実施が可能になる。
【０００９】
さらに、新規安全スイッチング装置を、用いられている電源の種類にかかわらず製造することができる、すなわち、直流電源および交流電源の両方で製造することができる。このことは、量を増加させることを可能にし、かつさらに低コストの実施に貢献する。
第２および／または第４接続端子のさらなる電位は、公知の第１および第２電位と定量的に比較される測定値の形で決定されてもよい。あるいは、または加えて、さらなる電位を、閾値比較を用いて定性的に決定することもできる。この場合、検査される「すべて」は、さらなる電位が規定の閾値より大きいか未満かどうかである。本実施態様は、この場合必要なのは短絡があるかどうかを識別することであるので、特に対費用効果が高く、かつ安全使用にとって適切である。特に好ましい実施形態では、接続端子の電位間の任意の差を探す必要がなくて、これらの端子の電位が、回路構成に不具合がない回路設計から生じる比に対応しているかどうかをモニターするだけである。このことによって、二つ以上の異なる動的信号を与えることおよび加えることなしで済ませることが特に可能になる。
【００１０】
新規安全スイッチング装置を、有利には、接続線の線抵抗が許容できる範囲内にあるかどうかを識別するために用いることができる。このことは、これらの状況では、信号装置への接続層における許容できる線抵抗が、確実な切断を保証するために、これまでは設置規制を用いて制限されなければならなかったので、新規安全スイッチング装置が、入力回路の過電流識別素子（それ自体公知である）を用いるなら特に有利である。本発明により、線抵抗が許容できないほど高い値に達する場合、早期のかつ自動の切断が可能になる。
【００１１】
最後に、新規安全スイッチング装置は、これまで用いられてきた定常状態方法と対照的に、短絡識別が、スイッチング素子が閉じられる前、したがって機械または設備のスイッチが入れられる前でも可能になるという利点を有する。定常状態短絡識別を用いる先行技術の安全スイッチング装置を用いて、過電流識別素子は、出力側のスイッチング素子が閉じるまで、短絡の場合には切断することができない。
【００１２】
要約すると、新規安全スイッチング装置により、信号装置への接続線上の定常状態信号を用いて、短絡の早期のかつ確実な識別が可能になる。したがって、上述の目的は、完全に達成される。
好ましい改良形態では、回路構成は、第１電位に関してさらなる電位をモニターするように設計される。
【００１３】
好ましくは、本改良形態による回路構成は、さらなる電位を、第１または第２電位に関連させ、かつ比が、例えば商の形で、規定の値の範囲内にあるかどうかをモニターする。あるいは、またはこれに加えて、回路構成は、さらなる電位を、絶対測定値として、閾値、第１および／または第２電位と比較することもできるであろう。しかしながら、好ましい改良形態では、回路構成は、第１および第２電位の絶対的な大きさと無関係である。したがって、本改良形態を、なんら改造することなく、異なる供給電圧で動作させることができる。
【００１４】
本発明のさらなる改良形態では、第１電位が高く、第２電位が低く、かつ回路構成は、さらなる電位の大きさが規定の閾値未満である場合、スイッチング素子のうち少なくとも一つを開くように設計される。
信号スイッチへの接続線におけるすべての短絡が、安全スイッチング装置の動作にとって等しく危険であるわけではない。もはや信号スイッチの作動を識別することができない、かつ／または、もはや出力スイッチング素子を開くことができない状況に直接つながる短絡は、特に危険である。本改良形態は、さらに以下の例示的な実施形態の説明において説明するように、第２および／または第４接続端子上の低い電位が、そのような危険な短絡の結果であるにちがいないので、これらの危険な短絡をすぐ識別する簡単でかつ対費用効果の高い手段を提供する。
【００１５】
さらなる改良形態では、少なくとも一つのさらなる電位は、第２接続端子上の第３電位および第４接続端子上の第４電位を含む。
本改良形態により、「最も危険な」短絡、すなわち第２接続端子と第４接続端子との間の接続に対する重複モニタリングが可能になる。したがって、本改良形態によって、非常に対費用効果が高い仕方で安全性が高められる。
【００１６】
さらなる改良形態では、回路構成は、第１電位を決定するように設計される。さらなる好ましい改良形態では、回路構成を、第２電位もまた決定するように設計することもできる。
一般に、安全スイッチング装置における第１電位および第２電位は、供給電圧に基づいて分かる。しかしながら、測定によるこれらの電位の決定により、電位変動を考慮に入れるさらに正確なモニタリングが可能になる。さらに、安全スイッチング装置を、本改良形態において異なる供給電圧に自動的に一致させることができる。
【００１７】
さらなる改良形態では、回路構成は、冗長設計である。
本改良形態により、新規アプローチを用いるだけで、外部回路のフェールセーフモニタリングが可能になる。
さらなる改良形態では、回路構成は、第２および／または第４接続端子に結合される少なくとも一つの集積回路、特にマイクロコントローラを備える。
【００１８】
集積回路を、第２および／または第４接続端子に結合することは、回路がさらなる電位を測定することができるという条件で、中間部品を含んでもよい。この改良形態は、新規安全スイッチング装置を、このように少ない部品で、非常に対費用効果が高い仕方で設計することができるので有利である。
さらなる改良形態では、回路構成は、第２スイッチング素子を、第２信号スイッチに並列に一時的に接続するように設計されるスイッチングユニットを含む。
【００１９】
言い換えると、本改良形態のスイッチングユニットは、信号スイッチを介して第２スイッチング素子を短絡するように設計される。外部回路において短絡がない場合、この切り換え中、第２スイッチング素子上には電圧がないにちがいないが、このことを、さらなる電位を用いて容易に検査することができる。本改良形態は、これにより、冗長性を対費用効果が高いように提供することができるので、さらなる電位の直接測定に加えて特に有利である。
【００２０】
さらなる改良形態では、スイッチングユニットは、第２スイッチング素子が配置されるダイオードブリッジを含む。
本改良形態により、この種類の安全スイッチング装置の場合にしばしば有利であるように、第２スイッチング素子が電解コンデンサ等の偏光部品と組み合わせられる状況において、非常に低コストの実施が可能になる。
【００２１】
さらなる改良形態では、回路構成は、さらなる電位を決定するように設計される閾値センサ、特にフォトカプラを含む。
本改良形態では、さらなる電位は、測定値の形で決定されないで、行われるのは、さらなる電位が閾値より大きいか未満であるかを決定することだけである。短絡識別は、本質的に、短絡が存在するかどうかの検出に関するので、この種類の定性評価が適切である。さらに、このことを、非常に低コストで、かつ特に有利には、上でさらに説明したようにスイッチングユニットと連動して行なうことができる。
【００２２】
さらなる改良形態では、安全スイッチング装置は、過電流の場合にはスイッチング素子のうち少なくとも一つを開くように設計される、特にＰＴＣサーミスタの形の過電流識別素子を含む。
本改良形態は、新規手順を、短絡に対する保護のための公知の定常状態方法と組み合わせる。この組合せは、新規電位検出によっても、（短絡なしでも）接続線の線抵抗を検査することが可能になるので特に有利である。これにより、これまで、設置規制のみによって達成されてきた安全性のさらなる向上が可能になる。他方、ＰＴＣサーミスタの形のような過電流識別素子の使用は、モニターされた機械を短絡の場合に迅速にかつ確実に切断するための、非常に信頼性があり、低コストで、かつ定評ある方法である。
【００２３】
上記の特徴および以下の本文で説明する特徴が、それぞれ開示された組合せでのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせで、または単独で用いることができるのは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の例示的な実施形態を、以下の説明でより詳細に説明し、かつ図面に示す。
図１では、本発明の例示的な実施形態が用いられる設備全体を参照番号１０で示す。
設備１０は、その作業領域が保護ガードドア１４によって保護されるロボット１２を含む。アクチュエータ１６は、保護ガードドア１４上に配置され、保護ガードスイッチ１８と相互作用する。保護ガードスイッチ１８は、その上に可動の保護ガードドア１４が閉じた状態で置かれているフレーム上に据え付けられている。アクチュエータ１６は、例えば、保護ガードドア１４が閉じられている場合のみ、保護ガードスイッチ１８と交信することができるトランスポンダであってもよい。
【００２５】
保護ガードスイッチ１８は、保護ガードスイッチ１８からの信号を処理する安全スイッチング装置２０に接続される。緊急オフボタン２４が信号装置として接続される第２安全スイッチング装置２２は、安全スイッチング装置２０と直列に配置される。安全スイッチング装置２０，２２は、製造業者によって規定される機能範囲を持つ、本発明による小型の安全スイッチング装置である。
【００２６】
参照番号２６，２８は、そのメーク接点がロボット１２への電源経路に配置される二つの接触器を示す。接触器２６，２８には、安全スイッチング装置２０，２２を介して電力が供給され、その結果安全スイッチング装置２０，２２の各々は、接触器２６，２８を介してロボット１２を切断することができる。ロボット１２の標準動作手順を制御する動作制御器は、簡略化のために図示していない。
【００２７】
図２は、安全スイッチング装置２２に基づいて、本発明の好ましい例示的な実施形態を示す。同じ参照記号は、前と同じ要素を示す。
安全スイッチング装置２２は、緊急オフボタン２４、接触器２６，２８、ならびに考えられるさらなる信号装置およびアクチュエータ（本明細書では図示せず）の接続のための複数の接続端子を持つハウジング３４を有する。参照符号３６および３８は、緊急オフボタン２４の第１ブレーク接点２４ａが接続される第１および第２接続端子を示す。参照番号４０，４２は、緊急オフボタン２４の第２ブレーク接点２４ｂが接続される第３および第４接続端子を示す。参照番号４４は、それを介してブレーク接点２４ａ，２４ｂが接続端子３６〜４２に接続される接続線の線抵抗ＲＬを示す。
【００２８】
二つのさらなる接続端子４６，４８は、安全スイッチング装置２２に、例えば２４Ｖの動作電圧ＵＢを供給するために用いられる。さらなる接続端子５０，５２は、接触器２６，２８および他の考えられる負荷の接続のために設けられる。
図示した例示的な実施形態では、安全スイッチング装置２２は、接続端子５０，５２間において互いに直列に接続されるリレー接点Ｋ１，Ｋ２の形態のフローティング出力を有する。そのような場合、例えば２４Ｖの正電位は、接続端子５０に接続され、かつ接触器２６，２８は、接続端子５２に接続される。電流を接触器２６，２８まで流すことができ、または電流の流れを、リレー接点Ｋ１，Ｋ２を用いて中断することができる。本好ましい実施形態の代替として、本発明を、非フローティング半導体出力（特定の電位に関連する）を有する安全スイッチング装置のために用いることもできる。
【００２９】
リレーＫ１，Ｋ２の給電コイルを、図２において参照番号５６，５８で表記する。図２に示すように、リレーＫ１（以下ではリレー５６）の給電コイル５６は、一つの端子が接地に接続される。リレー５６の他の端子は、内部で（装置内で）接続端子３８に接続される。完全さを期すために、（自己保持用）リレー５６のメーク接点および抵抗器６０もまた、この接続において図示するが、抵抗器６０は、本明細書で図示しない任意のさらなる部品のための等価抵抗として理解されるべきである。
【００３０】
接続端子３６は、装置内で、第１定常状態電位、具体的には動作電圧ＵＢに接続される。この電位は、緊急オフボタン２４のブレーク接点２４ａを介してリレー５６に送られる。
リレー５８は、４つのダイオード６２，６４，６６，６８を備えるダイオードーブリッジ中に配置される。ブリッジの第１接続部７０は、等価抵抗７２およびリレー５８のメーク接点を介して接続端子４２に接続される。接続端子４０は、接地電位（本明細書では第２電位）に接続される。
【００３１】
同様に、リレー５８は、緊急オフボタン２４の第２ブレーク接点２４ｂを介して接地電位に接続される。
ダイオードネットワークの第２接続部７４は、２つのトランジスタ７６，７８に接続される。ダイオードネットワークの第２接続部７４を、トランジスタ７６を介して第１電位（動作電圧ＵＢ）に接続することができる。あるいは、接続部７４を、第２トランジスタ７８を介して第２電位（接地）に接続することができる。
【００３２】
参照番号８０は、接続部７４を第１電位ＵＢまたは第２電位（接地）に接続するために、トランジスタ７６，７８を交互に作動するように設計されるマイクロコントローラを示す。さらに、マイクロコントローラ８０は、さらなるトランジスタ８１および８２に接続される。トランジスタ８１は、リレーＫ１の給電コイルと直列に接続される。トランジスタ８２は、供給電圧ＵＢからの供給において直列トランジスタの形態である。マイクロコントローラ８０は、トランジスタ８２を用いて、上述した部品すべてを供給電圧ＵＢから切断することができ、とりわけその結果リレー接点Ｋ１，Ｋ２の切断（ｔｒｉｐ）が生じる。あるいは、または加えて、マイクロコントローラ８０は、トランジスタ７６および８１を介してリレーＫ１およびＫ２のスイッチを切ることもできる。
【００３３】
参照番号８４は、可逆ヒューズとして動作するＰＴＣサーミスタを示す。
マイクロコントローラ８０は、測定線８６，８８，９０を介して各ノードに接続され、これらのノードにおいて接続端子３６，３８および４２上の第１電位、第３および第４電位をそれぞれ決定することができる。好ましい例示的な実施形態では、マイクロコントローラ８０は、それを用いてアナログ電位を測定することができる複数の集積Ａ／Ｄ変換器を有する。最後に、図２は、その入力側光素子が、ダイオードネットワークにおいてリレー５８と直列に接続されるフォトカプラ９２を示す。フォトカプラ９２は、電流がリレー５８を流れているとき出力信号を発生し、この出力信号は、マイクロコントローラ８０にも供給される（明瞭さのために、本明細書では示さず）。
【００３４】
安全スイッチング装置２２の動作方法は、以下の通りである。すなわち、スイッチオンされた、すぐ動作できる状態で、電流がリレー５６へとブレーク接点２４ａを通って流れる。同様に、電流は、トランジスタ７６およびダイオードネットワーク６２〜６８を介してリレー５８まで流れる。二つのリレー５６，５８が引き込まれ、対応するメーク接点Ｋ１，Ｋ２が閉じられる（本明細書では出力に示さず）。リレー５６，５８は、当業者にとって十分周知であるように、自己保持される。図３および図４は、この動作状態のさらに簡略化された等価回路を示す。同じ参照符号は、前と同じ要素を示す。明瞭さのために、線抵抗４４を、各々等価抵抗２ＲＬで表す。
【００３５】
図３は、接続端子３６〜４２間の３つの考えられる短絡９６，９８，１００を示す。さらなる短絡１０２を、図４に示す。これらの短絡の中で、図４の短絡１０２は、これにより、ブレーク接点２４ａ，２４ｂの両方が開いている場合でも、電流がリレー５６，５８を介して流れることがあるので、最も危険である。したがって、安全スイッチング装置２２は、信号スイッチが開いているにもかかわらず、反応することができないであろう。ロボット１２は、緊急オフボタン２４が動作されても、動作し続けるであろう。対照的に、図３の短絡９６，９８，１００の場合には、緊急オフボタン２４のブレーク接点２４ａ，２４ｂが開かれているとき、リレー５６，５８のうち少なくとも一方には電流が流れない。さらに、短絡９８の場合には、保護装置８４は、動作電圧ＵＢがただちに短絡されるので、すぐ切断するだろう。
【００３６】
図４の「危険な」短絡１０２は、端子３８および／または４２上の電位を決定し、この電位を接続端子３６上の測定された、または規定の電位と比較することによって識別される。短絡１０２の場合には、接続端子３８上の電位は、ブレーク接点２４ｂを通る平行経路のため、短絡１０２なしの場合よりかなり低い。この電位差を、マイクロコントローラ８０によって容易に識別することができる。マイクロコントローラ８０は、好ましくは、接続端子３８上の第３電位および接続端子３６上の第１電位の商をモニターする。例示的な実施形態では、マイクロコントローラ８０は、この商が０．７５（７５％）を超えるかどうかを検査する。その場合には、短絡１０２がないと推定することができる。さらに、短絡１０２の場合の接続端子４２上の電位は、接続端子３８上の電位にほぼ等しく、これは、同様にマイクロコントローラ８０によってモニターされる。
【００３７】
同じように、短絡９６または１００（図３）、動作電圧ＵＢへの接地の不具合または短絡を、接続端子３６，３８および４２上の電位の妥当性比較によって識別することができる。これらの状況の一つが生じるとすぐに、マイクロコントローラ８０は、トランジスタ７６，８１を介して、および／またはトランジスタ８２を介してリレー５６，５８のスイッチを切る。他の例示的な実施形態では、トランジスタ８２は省略されてもよい。
【００３８】
上に説明した方法を用いて、安全スイッチング装置２２の外部回路を二つのチャネル上の短絡に関してモニターすることができる。このことを、冗長マイクロコントローラ８０’に基づいて図２に示す。また、トランジスタ７６，７８を用いて、すなわちトランジスタ７６を開きかつトランジスタ７８を閉じることによって、リレー５８をブレーク接点２４ｂと並列に接続することができる。この状況では、短絡がなければ、ダイオードネットワーク６２〜６８の両方の接続部７０，７４上で、電位が同じであるので、すなわちこの場合には接地電位であるので、電流はそれ以上リレー５８を介して流れることができない。しかしながら、短絡のため、異なる電位が、接続部４０，４２の一方上に生じる場合、このことは、フォトカプラ９２によって識別され、かつマイクロコントローラ８０に信号で知らされる。この状況でも、マイクロコントローラ８０は、トランジスタ８２を用いて、リレー５６，５８を切断する。同様に、リレー５６上のダイオードネットワーク（本明細書では図示せず）を用いて、接続端子３６，３８上の電位を比較することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態の安全スイッチング装置が用いられる、自動で動作する設備の模式図を示す。
【図２】安全スイッチング装置の概略回路図である。
【図３】短絡が起きている可能性がある、図２の安全スイッチング装置の等価回路を示す。
【図４】他の短絡が起きている可能性がある、図２の等価回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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