(57)【要約】【課題】誘導負荷５４の遮断時の誘導電圧の大きさを監視することにより、誘導負荷５４をフェイルセイフな方法で遮断する。【解決手段】入力側の遮断信号２０，２２または２４を受信すれば少なくとも１つのスイッチング素子２６により負荷５４を遮断する。遮断時に負荷５４において誘導電圧Ｕｉが発生するが、この誘導電圧Ｕｉは閾値スイッチ３８，４０，４１，４４により制限されている。閾値スイッチ３８，４０，４２，４４は、監視回路６８，７０により監視されており、閾値スイッチ３８，４０，４２，４４の１つが故障すれば監視回路６８，７０において誤差信号が発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導負荷（５４）、特にプレス装置における電磁弁をフェイルセイフな方法で遮断するための安全スイッチング装置であって、
入力側の遮断信号（２０，２２，２４）を受信し、評価するための信号処理部（１２）と、
前記負荷（５４）を遮断するために、前記信号処理部（１２）により起動される少なくとも１つの第１のスイッチング素子（２６）と、
遮断時に前記負荷（５４）において所定の誘導電圧（Ｕｉ）を設定するための第１の閾値スイッチ（３８，４０）と、
前記閾値スイッチ（３８，４０）を監視するための監視回路（４６，４８，５６，５８，６８，７０）とを備えた安全スイッチング装置。
【請求項２】
前記誘導電圧（Ｕｉ）が閾値を下回った場合に、前記監視回路（４６，４８，５６，５８，６８，７０）が誤差信号を発生するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記誘導電圧（Ｕｉ）を設定するための少なくとも１つの第２の閾値スイッチ（４２，４４）がさらに設けられ、前記第１および第２の閾値スイッチは、前記誘導電圧（Ｕｉ）の大きさが、前記閾値スイッチ（３８，４０，４２，４４）のそれぞれに影響されるように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２の閾値スイッチ（３８，４０，４２，４４）が、互いに直列に配列され、信号監視のためのタップ（６２）が前記２つの閾値スイッチ（３８，４０，４２，４４）の間に配置されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記タップ（６２）が、第１の分圧率を有する第１の電圧分圧器（６６）を構成し、第２の分圧率を有する第２の電圧分圧器（６２）が設けられており、前記第２の分圧率が、前記第１の分圧率に対応することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記第２の電圧分圧器（６２）が、前記第１の電圧分圧器（６６）と並列に配列されていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記負荷（５４）を接続するための２つの端子（５０，５２）が設けられ、前記端子（５０，５２）は、前記負荷（５４）が前記タップ（６２）と並列に配置されるように配列されていることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
【請求項８】
前記信号処理部（１２）により起動される第２のスイッチング素子（２８）が設けられ、前記第１のスイッチング素子（２６）が、前記負荷（５４）の上流側に配置され、前記第２のスイッチング素子（２８）が下流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか記載の装置。
【請求項９】
前記監視回路が、発光素子（７２）と受光素子（７４）とを有する光学カプラ（６８，７０）を備え、前記発光素子（７２）が、第１の端子において前記誘導電圧（Ｕｉ）に応じた信号に接続され、第２の端子において基準信号に接続されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか記載の装置。
【請求項１０】
前記閾値スイッチ（３８，４０；４２，４４）が、前記スイッチング素子（２６；２８）と並列に配列されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか記載の装置。
【請求項１１】
前記閾値スイッチが、互いに直列に配列された少なくとも２つの閾値スイッチング素子（３８，４０；４２，４４）、好ましくは、ツェナーダイオードを有することを特徴とする請求項１ないし１０の何れか記載の装置。
【請求項１２】
前記スイッチング素子（２６；２８）が、互いに直列に配列される少なくとも２つのトランジスタ（３０，３２；３４，３６）、好ましくはＭＯＳトランジスタを備えていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか記載の装置。
【請求項１３】
誘導負荷（５４）、特に油圧プレス装置における電磁弁をフェイルセイフな方法で遮断するための方法であって、
入力側の遮断信号（２０，２２，２４）を受信し、評価する手順と、
前記負荷（５４）を遮断するために第１のスイッチング素子（２６）を起動する手順と、
遮断時に、前記負荷（５４）において所定の誘導電圧（Ｕｉ）を設定する手順と、
監視回路（４６，４８，５６，５８，６８，７０）によって前記所定の誘導電圧（Ｕｉ）を監視する手順とを含む方法。
【請求項１４】
前記誘導電圧（Ｕｉ）が閾値を下回った場合に、誤差信号を発生することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記誘導電圧（Ｕｉ）が、少なくとも２つの誘導分圧電圧（Ｕｉ１，Ｕｉ２）に分圧され、前記誘導分圧電圧（Ｕｉ１，Ｕｉ２）の分圧率を監視することを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導負荷、特に、油圧プレス装置における電磁弁をフェイルセイフな方法で遮断するための安全スイッチング装置に関する。さらに、本発明は、この装置に対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な従来技術の安全スイッチング装置は、危険な状況の時に油圧プレス装置や自動コンベアシステムなどの技術装置を確実に遮断するために用いられる。ここで、「確実に」は、「フェイルセイフな方法で」を意味する。この目的のために、従来技術の安全スイッチング装置の入力は、緊急オフボタンや光バリア、保護扉、回転速度センサなどの信号発生装置に接続される。安全スイッチング装置は、所定のフェイルセイフな方法でこれらの信号発生装置の信号を評価し、それに依存して、スイッチング信号を出力側で生成し、これにより、例えば、監視下のシステムの駆動を減速または停止することができる。その結果、安全状態が達成される。
【０００３】
安全スイッチング装置の故障の場合には、オペレータなどの健康や生命までもが危険にさらされるので、安全スイッチング装置の開発、製造、操作において、数々の特別な法規に従わなければならない。したがって、本発明は、特に、関連の欧州規格ＥＮ９５４−１のカテゴリ３または４または同等の安全性要件に準拠する（安全）スイッチング装置に関する。しかし、このような枠組みにおいて、本発明は、上記の特定の事例に限定されない。
【０００４】
本質的なフェイルセイフ性のための高度な要件を満たすために、典型的な従来技術の安全スイッチング装置は、時として冗長に構成されており、そして／または、継続的に内部機能チェックを行う。したがって、典型的な安全スイッチング装置の開発と製造には、「通常の」スイッチング装置と比較して多大な尽力を要することは明かである。他方、コスト的な理由で、所要のフェイルセイフ性を達成するために必要な場合にのみ、この多大な尽力が尽くされる。この様な理由により、従来技術の安全スイッチング装置は、それ自体さもなければ必要なフェイルセイフ性を有さない部材および／またはパーツを含んでいる可能性がある。
【０００５】
従来技術の安全スイッチング装置は、時として、接触子や電磁弁などの誘導負荷を遮断するために使用される。この様な負荷を流れる電流は、そのインダクタンスに起因して急峻に遮断できないことは周知である。遮断時、すなわち、安全スイッチング装置の１以上のスイッチング素子が、誘導負荷への電流路を遮断する時、誘導電圧が生成され、その大きさは、正常な動作状態において負荷に存在する動作電圧をはるかに超える可能性がある。適切な閾値スイッチ、例えば、ツェナーダイオードによりこの様な誘導電圧を制限することも公知である。誘導電圧の制限は、安全スイッチング装置の出力回路や遮断すべき負荷におけるダメージを防止する一助となる。他方、上記の閾値スイッチは、従来技術のスイッチング装置の安全性機能に直接的な影響を有さないので、この箇所に機能的な安全対策を備える必要はないとされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、危険な状況が発生すると、可能な限り迅速に監視下のシステムを遮断することが望ましい。これは、特に、プレス装置の監視に適用される。なぜなら、降下するパンチは、オペレータに大きな危険を与える一方、オペレータは、パンチの間近で作業しなければならないからである。
本発明の目的は、誘導負荷の迅速かつフェイルセイフな遮断を可能とする安全スイッチング装置を提供することである。この新規な安全スイッチング装置が、簡単かつ安価に実施可能であると好適である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある側面によると、この目的は、入力側の遮断信号を受信し、評価するための信号処理部と、負荷を遮断するために、信号処理部により起動される少なくとも１つの第１のスイッチング素子と、遮断時に負荷において所定の誘導電圧を設定するための第１の閾値スイッチと、閾値スイッチを監視するための監視回路とを備えた安全スイッチング装置により達成される。
【０００８】
もう一つの側面によると、この目的は、入力側の遮断信号を受信し、評価する手順と、負荷を遮断するために第１のスイッチング素子を起動する手順と、遮断時に、負荷において所定の誘導電圧を設定する手順と、監視回路によって所定の誘導電圧を監視する手順とを含む方法により達成される。
この新規な安全スイッチング装置は、初めて、使用されている閾値スイッチの機能性を監視し、したがって、遮断時に発生する誘導電圧の大きさを間接的に監視する。誘導電圧が高くなれば、誘導負荷に蓄積されるエネルギーをより迅速に取り除くことができ、実際に、所望の遮断プロセスがより迅速に終了する。言い換えれば、迅速な遮断プロセスは、とりわけ、負荷が遮断される時に誘導電圧が一定の閾値電圧を下回らないように、安全スイッチング装置の出力回路を設計することによって達成される。例えば、さもなければ必要な安全性マージンを削減することによる高速遮断の利用が望まれる場合、誘導電圧の大きさは、安全性にとって重要な変数となる。あらゆる動作状況において負荷を適時に遮断するためには、誘導電圧の大きさを監視することが望まれる。その結果、安全性機能のために従来使用されていない閾値スイッチも、スイッチング装置の安全性にとって重要な部材となる。
【０００９】
誘導電圧または対応する閾値スイッチを監視することによって、測定可能な時間枠内における遮断時の誘導負荷の放電時間を確保することができる。この時間枠は、閾値スイッチ（および、可能であれば、安全スイッチング装置の出力回路に使用されているその他の部材）を適切に寸法設定することによって、最小化可能である。このように、この新規な安全スイッチング装置は、より迅速かつ確実な遮断を可能とする。上記の目的は、この様に完璧に達成される。
【００１０】
本発明によれば、あまりにも高い誘導電圧の発生に起因する安全スイッチング装置へのダメージを防止でき、それに対応するダメージや関連する機能不全をより迅速かつより確実に検出することができる。したがって、この新規な安全スイッチング装置は、より大きな安全性マージンを提供する。
本発明の好適な実施態様においては、誘導電圧が閾値を下回った場合に、誤差信号を発生する。
【００１１】
この実施態様において、この新規な安全スイッチング装置の遮断速度を低下させる可能性のある動作誤差を早期に報告し、必要であれば、警告信号を発生可能とし、そして／または、予防措置として監視下のシステムを静止の安全位置にすることができる。したがって、この実施態様は、上記の基本コンセプトの好適な展開を提供する。
更なる実施態様においては、誘導電圧を少なくとも２つの誘導分圧電圧に分圧し、誘導分圧電圧の分圧率を監視する。
【００１２】
原則的には、誘導電圧は、適切な測定値をとり、この測定値と所定の基準値とを比較することによって測定可能である。しかし、この様な方法では、誤った基準値は、誘導電圧が、選択された最小値を下回っても未検出となる結果となるので、基準値も安全性にとって重要である。したがって、この好適な実施態様では、絶対的な測定値によってではなく、誘導分圧電圧を相互比較することによって誘導電圧を監視する。この好適な実施形態は、安価に実施することができる。この実施態様では、誘導電圧の実際の大きさが、安全スイッチング装置のメーカによって、使用される閾値スイッチ（複数または単数）の選択により決定されることを利用する。誘導電圧を監視するためには、メーカにより設定された値に対する変化が動作中に起こらないようにすることで充分である。これは、ここでは、メーカにより設定された変数を相互比較することによって、この場合、２つの誘導分圧電圧を比較することによって好適に達成される。更に好適な事例においては、誘導電圧を半分に分圧し、対称性の比較によって監視を実行する。しかし、一般的には、他の分圧率も可能である。
【００１３】
更なる実施態様においては、この新規な安全スイッチング装置は、誘導電圧を設定するための第２の閾値スイッチを有し、第１および第２の閾値スイッチは、誘導電圧の大きさが、各閾値スイッチに影響されるように配置されている。特に好適な実施形態においては、少なくとも２つの閾値スイッチは、一方の閾値スイッチが故障した時に誘導電圧の大きさが変化するように、互いに直列に配置される。この構成において、メーカによって保証された最小誘導電圧は、一方の閾値スイッチによってのみ既に維持されていることが好ましい。なぜなら、これにより冗長性とフェイルセイフ性の向上が可能となるからである。さらに、２つの閾値スイッチはそれ自体が誘導分圧電圧を生成するので、この実施態様は、非常に簡単な方法で実施可能である。
【００１４】
更なる実施態様において、第１および第２の閾値スイッチは、互いに直列に配列され、監視電圧のためのタップが２つの閾値スイッチの間に配置される。
この実施態様は、誘導分圧電圧の比較によって誘導電圧を監視する基本コンセプトの好適な実施である。直列接続された閾値スイッチ間の監視電圧を取り出すことは、非常に単純な実施である。しかし、実際には、閾値スイッチの間で取り出された監視電圧は、その絶対値監視も可能であり、この実施態様は、必ずしも高圧抵抗である必要のない、より簡単かつより安価な測定素子を使用可能であるという一般的な利点を有する。
【００１５】
更なる実施態様において、タップは、第１の分圧率を有する第１の電圧分圧器を構成し、さらに、第１の分圧率に対応する第２の分圧率を有する第２の電圧分圧器も設けられている。
この実施態様は、誘導電圧をその絶対値ではなく相対性により監視する基本コンセプトの更なる実施である。好ましくは、安全スイッチング装置に存在する動作電圧を定率で分圧する第２の電圧分圧器を使用して、監視のための基準値を非常に簡単に生成することができる。対照的に、第１の電圧分圧器は、生成された誘導電圧を分圧し、第１の電圧分圧器は、２つの閾値スイッチに加えて他の部材を備えることもできる。２つの電圧分圧器の相互に関連する分圧電圧を比較することによって、所定の誘導電圧を非常に効率よく効果的に監視する。
【００１６】
更なる実施態様において、第２の電圧分圧器は、第１の電圧分圧器と並列に配列されている。
相互比較される分圧電圧は単に比較回路に供給可能であるので、この実施態様は、回路構成を更に単純化する。
更なる実施態様においては、この新規な安全性スイッチング装置は、負荷を接続するための２つの端子を有し、端子は、負荷が上記のタップと並列に配置されるように配列される。
【００１７】
この実施態様によっても、単純な実施が促進される。なぜなら、結果的に、生成された誘導電圧が、監視のために相互比較される２つの分岐点に直接分配されるからである。必要な部材数が更に低減される。
更なる実施態様において、この新規な安全スイッチング装置は、信号処理部により起動される第２のスイッチング素子を有し、第１のスイッチング素子が、負荷の上流側に配置され、第２のスイッチング素子が下流側に配置されている。
【００１８】
この実施態様は、好ましくは均衡状態あるいは対称な分圧電圧を比較することによって誘導電圧を監視するコンセプトを引き継いでいる。実施は更に単純化される。
更なる実施態様において、監視回路は、発光素子と受光素子とを有する光学カプラを備え、発光素子は、第１の端子において誘導電圧に応じた信号に接続され、第２の端子において基準信号に接続されている。
【００１９】
この実施態様においては、誘導電圧またはそれから導かれる監視信号が、光学カプラによって基準信号と比較される。通常、この様な目的のために、動作増幅器または従来の差分増幅器を用いた比較回路が使用されてきた。対照的に、光学カプラの使用は、安全性の向上に寄与するＤＣ分離がフィードバック回路によって既に可能となるという利点を有する。したがって、この実施態様は、必要な部材の削減に寄与する。
【００２０】
更なる実施態様において、閾値スイッチは、スイッチング素子と並列に配列される。
あるいは、基本的に閾値スイッチを別の位置、例えば、負荷と並列に配置することもできる。しかし、この好適な実施形態は、分圧電圧の相対比較によって誘導電圧を監視するコンセプトの非常に単純な実施を可能とする。
更なる実施態様において、閾値スイッチは、互いに直列に配列された少なくとも２つの閾値スイッチング素子、好ましくは、ツェナーダイオードを備えている。
【００２１】
この実施形態において、一方の閾値スイッチは、それ自体冗長である。これは、フェイルセイフ性の向上を可能とする。特に、一方の閾値スイッチング素子が故障しても、所望の最小誘導電圧を確保できる。さらに、この実施態様は、低電力値、したがって低許容誤差を有する閾値スイッチを使用でき、更なる製造コスト低減に寄与するという利点を有する。
【００２２】
更なる実施態様において、スイッチング素子は、互いに直列に配列される少なくとも２つのトランジスタ、好ましくはＭＯＳトランジスタを備えている。
この実施態様は、上記の２つの実施態様と組み合わせると、すなわち、多数の閾値スイッチング素子が多数のトランジスタと並列に配列されていると、特に好適である。利点は、多数のトランジスタを使用することによって、特に高電圧抵抗のトランジスタを要することなく、各トランジスタに存在するｐｎ接合の早期の故障を防止するという点である。さらに、この実施態様は、フェイルセイフ性に有利な更なる冗長性を提供する。互いに直列に配列された２つのトランジスタは、多様であること、すなわち、異なるメーカのものであること、そして／または異なるタイプの構成のものであることが好ましく、同時故障のリスクを更に低減する。
【００２３】
もちろん、上記の特徴および下記に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の組み合わせだけでなく、別の組み合わせ、あるいは、それ自体で使用することができる。
本発明の特に好適な実施形態を図面に示し、下記に更に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１において、新規な安全スイッチング装置全体の典型的な実施形態を参照番号１０で示す。安全スイッチング装置１０は、ここでは、例示的に、自己動作可能な安全スイッチング装置であって、全ての機能素子が装置ハウジング１１にコンパクトに内蔵されている。しかし、あるいは、安全目的のために設計された複雑な安全制御装置、特にＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）の回路基板とすることもできる。更なる典型的な実施形態（図示なし）において、安全スイッチング装置１０は、例えばバスシステムにより互いに接続される空間的に分散する部材により構成することもできる。
【００２５】
安全スイッチング装置１０は、信号処理部１２を有する。信号処理部１２は、ここでは、所期の用途および対応する安全要件に従って、幾つかのチャネルで構成される。したがって、信号処理部１２は、矢印１８で示すように相互通信および相互監視を行う２つのマイクロプロセッサ１４、１６で簡単に示されている。
入力端において、安全目的の信号発生装置を安全スイッチング装置１０に接続可能である。例えば、ここでは、保護扉２０、光バリア２２、緊急オフボタン２４が示されているが、これに限定されない。信号処理部１２は、それ自体公知のフェイルセイフな方法でこれらの信号発生装置の信号を評価し、それに依存して出力側で１以上のスイッチング素子を起動する。
【００２６】
この場合、安全スイッチング装置１０は、出力側に２つのスイッチング素子２６、２８を有し、それぞれ、互いに直列に配列された２つのＭＯＳトランジスタを含む。ここでは、トランジスタは、参照番号３０、３２、３４、３６で示されており、動作電圧ＵＢと接地との間で互いに直列に接続されている。４つのＭＯＳトランジスタ３０、３２、３４、３６は、それぞれ対応する接続を介して信号処理部１２により起動可能である。
【００２７】
２つのツェナーダイオード３８、４０が、互いに直列に配列され、２つのトランジスタ３０、３２と並列に配列されている。ツェナーダイオード３８、４０は、共に本発明における第１の閾値スイッチを構成する。
トランジスタ３４、３６は、共に第２のスイッチング素子を構成する。さらに２つのツェナーダイオード４２、４４が、互いに直列に配列され、第２のスイッチング素子と並列に配列されている。ツェナーダイオード４２、４４は、本発明における第２の閾値スイッチである。
【００２８】
ＭＯＳトランジスタ３０ないし３６およびツェナーダイオード３８ないし４４を用いることが、現時点での好適な実施形態である。しかし、変型では、他の部材、例えば、スイッチング素子のためのバイポーラトランジスタ、閾値スイッチング素子としての従来のダイオードやサイリスタを使用することも可能である。さらに、それぞれ２つのトランジスタおよび２つのツェナーダイオードを用いることは、ここで示されているように、好適な変更態様である。しかし、変型では、他の素子、あるいは、単一のトランジスタおよび単一のツェナーダイオードを使用することも可能である。
【００２９】
２つの抵抗４６、４８が、第１のスイッチング素子２６と第２のスイッチング素子２８との間に直列に配列されている。全体として、これは、結果的に、動作電圧ＵＢと接地との間に配列されたトランジスタ３０、３２、抵抗４６、４８、トランジスタ３４、３６の直列回路となる。ツェナーダイオード３８、４０は、トランジスタ３０、３２と並列に配置され、ツェナーダイオード４２、４４は、トランジスタ３４、３６と並列に配置されている。
【００３０】
トランジスタ３２と抵抗４６との間の第１の接続部に、安全スイッチング装置１０の端子５０に接続するタップ（接点）が配置されている。同様に、第２のタップが、トランジスタ３４と抵抗４８との間に配置されている。第２のタップは、端子５２に接続する。安全スイッチング装置１０が動作する時、この場合、例示的に電磁弁５４として示される負荷が端子５０、５２に接続される。この様な負荷５４の接続は、通常、この技術分野において双極接続（two-pole connection）と呼ばれている。双極接続は、本発明にとって好適な用途を示している。しかし、原則的には、本発明を単極出力接続(single-pole output connection)にも適用可能である。
【００３１】
トランジスタ３０ないし３６および抵抗４６、４８の直列回路と並列に、２つの抵抗５６、５８の直列回路が存在する。２つの抵抗５６、５８の間には、タップ６０が存在し、抵抗５６、５８は、ここでは参照番号６２で示される電圧分圧器を構成する。トランジスタ３０ないし３６および抵抗４６、４８の直列回路と同様に、電圧分圧器６２は、動作電圧ＵＢと接地との間に配置されている。
【００３２】
２つの抵抗４６、４８の間に配置された更なるタップが、ここでは参照番号６４で示されている。タップ６４は、中央において、トランジスタ３０、３２、３４、３６と抵抗４６、４８の直列回路を分割し、第２の電圧分圧器６６が構成される。第１の電圧分圧器６２と第２の電圧分圧器６６の分圧率は、同じ大きさであることが好ましい。また、ここでは、分圧率はそれぞれ０．５であること、すなわち、通常動作において、大きさがＵＢ／２の電圧が各タップ６０、６４で現れることが好ましい。しかし、原則的に、異なる分圧率も可能である。
【００３３】
参照番号６８、７０は、２つの光学カプラを示し、ここでは、光学カプラ７０は、光学カプラ６８に対して冗長に動作するが、省略も可能である。この場合、光学カプラ６８は、互いに逆並列に接続された２つの発光素子７２、７３と、受光素子７４とを有している。発光素子７２、７３、典型的にはＬＥＤは、第１の端子においてタップ６０に接続され、もう一方の端子において２つのツェナーダイオード７６、７８の直列回路に接続されている。２つのツェナーダイオード７６、７８は、相対的に回転され、それぞれ一方のみが導通方向に動作し、他方が非導通方向に動作する。２つのツェナーダイオード７６、７８の直列回路の開放端が、タップ６４に接続されている。ツェナーダイオード７６、７８は、発光素子７２、７３が所定のスイッチング閾値を上回る発光信号のみを生成するようにする。そして、この様な発光信号は、信号処理部１２へのフィードバック信号となる。タップ６０、６４間の差分電圧は、マイナスであったりプラスであったりするので、逆並列に接続されている２つの発光素子７２、７３は、ある種の絶対値形成を行う。これに応じて、ここでは、それぞれ一方の発光素子７２または７３のみが応答する。あるいは、この絶対値形成は、逆並列に配列された２つの光学カプラ６８、７０によっても達成可能であり、それぞれ一方の発光素子７２のみが使用される。
【００３４】
図１に示した安全スイッチング装置１０は、下記のように動作する。
定常動作において、すなわち、電磁弁５４が導通すると、動作電圧ＵＢにほぼ対応する電圧が電磁弁５４に存在する。動作電圧ＵＢは、２つの電圧分圧器６２、６６によって半分に分圧され、生成された分圧電圧が、タップ６０、６４において光学カプラ６８、７０に供給される。タップ６０、６４における電圧は、（若干の許容誤差はあるものの）実質的に同じ大きさであるので、発光素子７２には電圧は存在せず、したがって、受光素子７４は発光信号を受信しない。
【００３５】
信号処理部１２は、負荷５４を遮断しようとすると（あるいは遮断試験を行おうとすると）、負荷５４への電流路が遮断されるようにトランジスタ３０ないし３６を起動する。言い換えれば、信号処理部１２は、トランジスタ３０ないし３６を開放する。電流路の遮断によって、誘導電圧Ｕｉが、負荷５４に生成される。誘導電圧Ｕｉは、ツェナーダイオード３８ないし４４により制限される。言い換えれば、誘導電圧Ｕｉの大きさは、ツェナーダイオード３８ないし４４の寸法(dimension)設定によって設定される。
【００３６】
そして、下記の関係が、安全スイッチング装置１０の出力回路における電圧に適用される（電圧分圧器６２、６６の分圧率は０．５）。
【００３７】
【数１】
2007516838.tif 000003
【００３８】
式中、  Ｕ１は、第１のスイッチング素子２６の電圧であり、
Ｕ２は、第２のスイッチング素子２８の電圧であり、
Ｕｉは、負荷５４の誘導電圧であり、
Ｕｉ１は、抵抗４６の電圧であり、
Ｕｉ２は、抵抗４８の電圧であり、
ＵＢは、動作電圧である。
すると、タップ６４における電圧は、
【００３９】
【数２】
2007516838.tif 000004
【００４０】
言い換えれば、タップ６４における電圧は、分圧電圧Ｕｉ１、Ｕｉ２または分圧電圧Ｕ１、Ｕ２がそれぞれ等しい大きさである限り、負荷５４が遮断されても実質的に変化しない。ツェナーダイオード４０ないし４４の１つが故障した場合、この仮定はもはや有効ではない。電圧分圧器６６は、不均一に発生する誘導電圧を分圧することになり、タップ６０、６４における電位が互いに異なることになる。結果的に、電圧が発光素子７２に印加され、光学カプラ６８、７０の発光信号となる。
【００４１】
したがって、好適な典型的な実施形態によれば、ツェナーダイオード３８ないし４４は、ここでは、ツェナーダイオードの１つが故障しても最小誘導電圧Ｕｉ＝１００Ｖが達成されるように寸法設定される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る安全スイッチング装置１０を示す回路図である。
【図１】
2007516838.tif 000005
【国際調査報告】
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