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▶ ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024027103
(43)【公開日】2024-02-29
(54)【発明の名称】直列に接続された電気装置の構成
(51)【国際特許分類】
G05B 19/05 20060101AFI20240221BHJP
H04L 25/02 20060101ALI20240221BHJP
【ＦＩ】
G05B19/05 L
H04L25/02 301A
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023131774
(22)【出願日】2023-08-14
(31)【優先権主張番号】10 2022 120 665.3
(32)【優先日】2022-08-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】501493037
【氏名又は名称】ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マルクス レンツ
(72)【発明者】
【氏名】マルティン シュナイトマン
【テーマコード（参考）】
5H220
5K029
【Ｆターム（参考）】
5H220BB01
5H220BB07
5H220CC01
5H220CX05
5H220JJ07
5H220JJ17
5K029AA18
(57)【要約】 （修正有）
【課題】制御変数についてそれぞれ構成可能な複数の電気装置を備える機器を提供する。
【解決手段】電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ入力信号を印加するよう構成された入力12と、出力信号を供給するよう構成された出力14と、それぞれの電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット24とを有している。電気装置の第1の電気装置10Aが直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）が、その入力で直列回路の前の電気装置の出力に接続される直列回路中に配置可能である。各電気装置内で、それぞれの入力は規定の電位16がそれぞれの入力に印加されたときに、それぞれの入力と関連する出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、関連する出力に結合されている。電気装置はそれぞれ印加された測定された電圧に基づき、装置に関係する制御変数を構成する。
【選択図】図１
【解決手段】電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ入力信号を印加するよう構成された入力12と、出力信号を供給するよう構成された出力14と、それぞれの電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット24とを有している。電気装置の第1の電気装置10Aが直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）が、その入力で直列回路の前の電気装置の出力に接続される直列回路中に配置可能である。各電気装置内で、それぞれの入力は規定の電位16がそれぞれの入力に印加されたときに、それぞれの入力と関連する出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、関連する出力に結合されている。電気装置はそれぞれ印加された測定された電圧に基づき、装置に関係する制御変数を構成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御変数についてそれぞれ構成可能な複数の電気装置（10;10A、10B、10C）を備える機器（100）であって、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、入力信号を印加するよう構成された入力（12）と、出力信号を供給するよう構成された出力（14）と、当該それぞれの電気装置（10;10A、10B、10C）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）とを備えており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）は、当該電気装置（10;10A、10B、10C）の第1の電気装置（10A）が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）がそれぞれ、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置でき、
各電気装置（10;10A、10B、10C）内で、前記それぞれの入力（12）は、規定の電位（16）が当該それぞれの入力（12）に印加されたときに、当該それぞれの入力（12）と前記関連する出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力（14）に結合されており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、印加された前記測定された電圧に基づき、当該装置にとって適切な制御変数を構成する、機器。
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、入力信号を印加するよう構成された入力（12）と、出力信号を供給するよう構成された出力（14）と、当該それぞれの電気装置（10;10A、10B、10C）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）とを備えており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）は、当該電気装置（10;10A、10B、10C）の第1の電気装置（10A）が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）がそれぞれ、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置でき、
各電気装置（10;10A、10B、10C）内で、前記それぞれの入力（12）は、規定の電位（16）が当該それぞれの入力（12）に印加されたときに、当該それぞれの入力（12）と前記関連する出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力（14）に結合されており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、印加された前記測定された電圧に基づき、当該装置にとって適切な制御変数を構成する、機器。
【請求項2】
前記入力信号は、それに依存して前記電気装置（10;10A、10B、10C）が動作を行う前記直列回路への制御指令を表し、前記動作は前記構成された制御変数にさらに依存している、請求項1に記載の機器。
【請求項3】
前記動作は、前記直列回路に共通の電位に対する切り替え動作である、請求項2に記載の機器（100）。
【請求項4】
前記制御変数は時間変数、特に遅延時間である、請求項1～3のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項5】
電気部品（22）、特にショットキーダイオード（28）が、前記それぞれの電気装置（10;10A、10B、10C）の前記それぞれの入力（12）および前記関連する出力（14）の間に配置され、かつ、前記それぞれの入力（12）と前記関連する出力（14）との間に前記規定の電圧降下を引き起こす、請求項1～4のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項6】
受動部品が、前記それぞれの電気装置（10;10A、10B、10C）の前記それぞれの入力（12）および前記関連する出力（14）の間に、独占的に配置されている、請求項1～5のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項7】
前記それぞれの入力（12）における前記入力信号は、印加された前記規定の電位（16）を供給する、請求項1～6のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項8】
前記直列回路の前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、前記直列回路に共通の基準電位（18）に接続されており、前記それぞれの入力（12）は、それぞれの第1の抵抗（34）を介して、前記基準電位（18）に接続されている、請求項1～7のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項9】
前記直列回路の前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、前記直列回路に共通の供給電位（50）に接続されており、前記それぞれの入力（12）は、それぞれの第2の抵抗（48）を介して、前記供給電位（50）に接続されている、請求項1～8のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項10】
前記供給電位（50）は、前記それぞれの入力に印加される前記規定の電位（16）を、前記第1の電気装置（10A）への前記入力（12）が高インピーダンスであるときに供給する、請求項9に記載の機器（100）。
【請求項11】
前記電気装置（10;10A、10B、10C）は、インターロックスイッチ（40）、特にガードロックを有するインターロックスイッチ（40）である、請求項1～10のいずれか1項に記載の機器（100）。
【請求項12】
制御変数に関して構成可能な直列回路の電気装置（10）であって、
入力信号を印加するよう構成された入力（12）と、出力信号を供給するよう構成された出力（14）と、当該電気装置（10）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）とを備えており、
当該電気装置（10）は、前記直列回路の第1の電気装置が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、前記直列回路の各さらなる電気装置がそれぞれ、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置でき、
当該電気装置（10）内で、前記入力（12）は、規定の電位（16）が当該入力（12）に印加されたときに、当該入力（12）と前記出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記出力（14）に結合されており、
当該電気装置（10）は、印加された前記測定された電圧に基づき、当該電気装置に関係する制御変数を構成する、電気装置。
入力信号を印加するよう構成された入力（12）と、出力信号を供給するよう構成された出力（14）と、当該電気装置（10）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）とを備えており、
当該電気装置（10）は、前記直列回路の第1の電気装置が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、前記直列回路の各さらなる電気装置がそれぞれ、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置でき、
当該電気装置（10）内で、前記入力（12）は、規定の電位（16）が当該入力（12）に印加されたときに、当該入力（12）と前記出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記出力（14）に結合されており、
当該電気装置（10）は、印加された前記測定された電圧に基づき、当該電気装置に関係する制御変数を構成する、電気装置。
【請求項13】
複数の直列接続された電気装置（10;10A、10B、10C）において制御変数を構成する方法であって、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）であって、入力信号を印加するよう構成された入力（12）、出力信号を供給するよう構成された出力（14）、および、当該電気装置（10;10A、10B、10C）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）をそれぞれ有する電気装置（10;10A、10B、10C）を設けるステップと、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）を、当該電気装置（10;10A、10B、10C）の第1の電気装置（10A）が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）がそれぞれの場合に、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置するステップとを備え、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）の各入力（12）は、規定の電位（16）が当該それぞれの入力（12）に印加されたときに、当該それぞれの入力（12）と前記関連する出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力（14）に結合されており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、印加された前記測定された電圧に基づき、当該それぞれの装置に関係する制御変数を構成する、方法。
前記電気装置（10;10A、10B、10C）であって、入力信号を印加するよう構成された入力（12）、出力信号を供給するよう構成された出力（14）、および、当該電気装置（10;10A、10B、10C）に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニット（24）をそれぞれ有する電気装置（10;10A、10B、10C）を設けるステップと、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）を、当該電気装置（10;10A、10B、10C）の第1の電気装置（10A）が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置（10B、10C）がそれぞれの場合に、その入力（12）で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力（14）に接続される、直列回路中に配置するステップとを備え、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）の各入力（12）は、規定の電位（16）が当該それぞれの入力（12）に印加されたときに、当該それぞれの入力（12）と前記関連する出力（14）との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力（14）に結合されており、
前記電気装置（10;10A、10B、10C）はそれぞれ、印加された前記測定された電圧に基づき、当該それぞれの装置に関係する制御変数を構成する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直列に接続された複数の電気装置のそれぞれの制御変数を構成するための方法と、制御変数に関してそれぞれ構成可能な複数の電気装置を有する、対応する機器とに関する。
【背景技術】
【0002】
電気装置の直列回路が、自動化技術の分野を含むさまざまな用途に使用されており、配線の手間が全体的に、電気装置の個々の配線に比べて低減できるという利点を有している。さらには、直列回路は、連鎖の原理（principle of a chain）を電気装置で確立しようとする場合に（例えば、電気装置の論理積相互接続（logical AND interconnection）という意味で）利点がある。
【0003】
直列接続において、個々の電気装置は、信号を受信できる少なくとも1つの入力と、入力に印加された信号に応答して出力信号が供給される出力とを、それぞれ有している。さらに、電気装置は、1つの装置の出力が続く装置の入力に接続されて連鎖を形成するよう、接続されている。次いで、連鎖の第1の装置の入力に印加された信号が、入力および出力の上述した接続を介して、1つの装置から次の装置へと送信される。
【0004】
さまざまな用途について、直列接続のそれぞれの装置を個々に構成することが必要である。例えば、ある用途では、それぞれの装置が、それぞれの作業を行えるようにするために、連鎖の中での自身の相対的または絶対的な位置を把握していなければならない。このような構成は、それぞれの装置上のディップスイッチを介して簡単な仕方で、手動で行うことができる。あるいは、構成を、それぞれの装置のメモリに保存することができる。装置が互いに通信できる場合、手動の構成に加えて、自動の構成も可能である。
【0005】
手動の構成には、実施するのが容易であるという利点があるが、装置が追加もしくは除去される、または位置が入れ替えられるたびに、手動で行わなければならない。他方、自動の構成用の公知の方法は、より柔軟であるが、実施するのも、はるかに複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ゆえに、容易に低費用で実現できる簡単な仕方で直列接続の個々の装置の構成を可能にし、かつ、直列接続の変更を柔軟に考慮できる、方法および対応する機器を提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の1つの局面によれば、制御変数についてそれぞれ構成可能な複数の電気装置を備える機器であって、前記電気装置はそれぞれ、入力信号を印加するよう構成された入力と、出力信号を供給するよう構成された出力と、当該それぞれの電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニットとを備えている。前記電気装置は直列回路中に配置可能であり、その際、前記電気装置の第1の電気装置が、前記直列回路に関して入力信号に接続でき、かつ、各さらなる電気装置がそれぞれ、その入力で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力に接続される。各電気装置内で、前記それぞれの入力は、規定の電位が当該それぞれの入力に印加されたときに、当該それぞれの入力と前記関連する出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力に結合されている。前記電気装置は、前記測定された印加された電圧に基づき、当該それぞれの装置にとって適切な制御変数を構成する、機器。
【0008】
さらなる局面によれば、本目的は、制御変数に関して構成可能な直列回路の電気装置であって、入力信号を印加するよう構成された入力と、出力信号を供給するよう構成された出力と、当該電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニットとを備えており、当該電気装置は、前記直列回路の第1の電気装置が、前記直列回路に適した入力信号に接続でき、かつ、前記直列回路の各さらなる電気装置がそれぞれの場合に、その入力に、前記直列回路の前の電気装置の前記出力に接続される、直列回路中に配置可能であり、当該電気装置内で、前記入力は、規定の電位が当該入力に印加されたときに、当該入力と前記出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記出力に結合されており、当該電気装置は、前記測定された印加された電圧に基づき、当該電気装置に適した制御変数を構成する、電気装置により実現される。
【0009】
さらなる局面によれば、本目的は、複数の直列接続された電気装置において制御変数を構成する方法であって、
前記電気装置であって、入力信号を印加するよう構成された入力、出力信号を供給するよう構成された出力、および、当該電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニットをそれぞれ有する電気装置設けるステップと、
前記電気装置を、当該電気装置の第1の電気装置が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置がそれぞれ、その入力で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力に接続される、直列回路中に配置するステップとを備え、
前記電気装置の各入力は、規定の電位が当該それぞれの入力に印加されたときに、当該それぞれの入力と前記関連する出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力に結合されており、
前記電気装置はそれぞれ、前記測定された印加された電圧に基づき、当該それぞれの装置に関係する制御変数を構成する、方法によりさらに実現される。
前記電気装置であって、入力信号を印加するよう構成された入力、出力信号を供給するよう構成された出力、および、当該電気装置に印加される電圧を決定するよう構成された測定ユニットをそれぞれ有する電気装置設けるステップと、
前記電気装置を、当該電気装置の第1の電気装置が、前記直列回路に関して入力信号に接続可能であり、かつ、各さらなる電気装置がそれぞれ、その入力で、前記直列回路の前の電気装置の前記出力に接続される、直列回路中に配置するステップとを備え、
前記電気装置の各入力は、規定の電位が当該それぞれの入力に印加されたときに、当該それぞれの入力と前記関連する出力との間に、規定の電圧降下が生じるように、前記関連する出力に結合されており、
前記電気装置はそれぞれ、前記測定された印加された電圧に基づき、当該それぞれの装置に関係する制御変数を構成する、方法によりさらに実現される。
【0010】
このように、本発明の着想は、直列接続の電気装置を、それぞれの装置で測定される電圧を介して調整することである。この目的のために、それぞれの装置は、電圧降下が、それぞれの入力で印加される電圧とそれぞれの出力で印加される電圧との間で、それぞれの装置内で起き、その結果、電圧カスケードが直列回路にわたって生成されるよう、設定される。それゆえ、定電圧が、直列回路の第1の装置の入力に印加されている場合、先の装置の電圧降下の総量により低減された入力電圧が、直列回路のそれぞれの装置で確立される。電圧降下がこれに応じて設定された場合、個々の装置での入力電圧はそれゆえ、他の装置それぞれでの入力電圧と異なることになる。換言すれば、電圧カスケードゆえに、異なる電圧が各装置に存在し、電圧は直列回路内で固有となる。
【0011】
この固有性を使用して、測定された電圧に基づき、それぞれの装置に固有の値を割り当てることができる。ゆえに、それぞれの装置は、固有の値を使用するよう構成できる。好適には、この値は、それぞれの装置のメモリに保存する必要なしに、いつでも決定できる。
【0012】
くわえて、電圧カスケードを介したこの構成により、直列接続中の変化（個々の装置の追加、除去、入れ替え）に、値を動的に適合させられるが、直列接続内で常に固有のままである。この調整は、手動介入の必要なしに、自動で行うことができる。
【0013】
さらに、この構成は、それぞれの装置にわたる規定の電圧降下および簡単な電圧測定ユニットしか必要としないため、複雑な入力および出力回路設計を省くことができる。個々の装置内で、入力および出力は好適に、（特に）一定の電圧降下を引き起こす1つの受動素子のみを間にした状態で、互いに実質的に直接的に接続されていてもよい。ゆえに、入力/出力回路設計を簡単かつ小型にすることができ、それゆえに、個々の装置の全体のサイズを確実に低減する。簡単な入力/出力回路には、デジタル技術において、専用の入力回路および出力回路よりも、電磁両立性（EMC）に関して頑丈であるという利点がある。このようにして、上述した目的は完全に達成される。
【0014】
さらなる改良形態では、前記入力信号は、それに依存して前記電気装置が動作を行う前記直列接続への制御指令を表していてもよく、前記動作の前記実行は、前記構成された制御変数にさらに依存している。ゆえに、入力信号は、この構成用に特に準備された入力信号である必要はなく、通常の作動下にある電気装置に印加される信号であってもよい。特に、入力信号は制御信号であってもよく、それのみに基づき、または、他の信号と組み合わせて、電気装置は制御機能を実行する。それゆえ、直列回路の基本構造が、新たな入力/出力回路を使用することにより変更される必要はない。
【0015】
さらなる好ましい改良形態では、前記動作は、前記直列回路に共通の電位に対する切り替え動作であってもよく、前記制御変数は時間変数、特に遅延時間であり、それに基づいて切り替え時間を決定できる。直列回路内の制御変数の固有性ゆえに、各電気装置にそれぞれの時間遅延がある状態で切り替え機能が実行されることを、このような仕方で保証できる。
【0016】
さらなる改良形態では、電気部品、特にショットキーダイオードが、前記それぞれの電気装置の前記それぞれの入力および前記関連する出力の間に配置されていてもよく、前記それぞれの入力と前記関連する出力との間に前記規定の電圧降下を引き起こす。電圧は各受動部品にわたって、電流がそれを通って流れたときに降下するので、さまざまな部品を入力と出力との間に接続して、所望の電圧降下を生成することができる。しかし、この目的のためには、ダイオード（特にショットキーダイオード）を使用するのが好ましい。なぜなら、これは、小さくて主に一定の電圧降下を、可変の周囲条件下で好適に提供できるからである。ゆえに、この改良形態は、入力/出力回路のさらなる簡略化に貢献する。
【0017】
さらなる改良形態では、受動部品が、前記それぞれの電気装置内の前記それぞれの入力および前記関連する出力の間に、独占的に配置されている。受動部品のみの使用には、入力/出力回路が非常に安価に実施できるという利点がある。入力と出力との間の実質的に直接の接続には、入力から出力への信号送信がほぼ遅延なしに行われ、その結果、直列回路内で素早い応答時間を保証できるという利点もある。
【0018】
好ましい改良形態では、前記それぞれの入力における前記入力信号は、前記印加された規定の電位を供給してもよい。それゆえ、電圧降下に、かつそれゆえにこの構成に必要な電圧を、入力に印加される入力信号により、直接供給することができる。これには、追加の電圧をこの構成に供給しなくてもよいという利点がある。
【0019】
さらなる改良形態では、前記直列回路の前記電気装置はそれぞれ、前記直列回路に共通の基準電位に接続されていてもよく、前記それぞれの入力は、第1の抵抗を介して、前記基準電位に接続されていてもよい。基準電位は、共通の接地電位への接続により実現されてもよい。あるいは、基準電位はまた、1つの電気装置から別の電気装置への入力信号のようにして送信されてもよい。この場合、第1の抵抗は、電流を設定/制限できる直列抵抗として作動し、その電流が、電気部品と協働して電圧降下を規定する。このようにして、この改良形態は、それぞれの装置における電圧降下の簡単な実現にさらに貢献する。
【0020】
さらなる改良形態では、前記直列回路の前記電気装置はそれぞれ、前記直列回路に共通の供給電位に接続されていてもよく、前記それぞれの入力は、第2の抵抗を介して、前記供給電位に接続されていてもよい。好ましくはこの場合、この抵抗を介して供給電位から切り離された電位が、第1の電気装置への入力が高インピーダンスであるとき、すなわち、入力信号が第1の電気装置への入力に存在しないときにそれぞれの入力に存在する規定の電位となる。この改良形態は、本構成が好適には入力信号の存在にのみ依存しないことを保証することを支援する。むしろ、入力信号が存在しない場合であっても、構成が、上述した方法に従って行われてもよい。このような仕方で、さらなる用途がこの構成原理に基づいて実現できる。
【0021】
さらなる改良形態では、電気装置は例えば、ガードロックを有するインターロックスイッチであってもよい。インターロックスイッチはしばしば直列回路で使用され、さまざまな用途において、インターロックスイッチが直列回路内のその絶対または相対位置を把握している場合に好適である。ここで略述した簡単な入力/出力回路により、この目的に必要とされる構成を実施することが容易となる。
【0022】
上述した特徴、および、以下で説明することになる特徴が、本発明の範囲を逸脱することなく、各場合に示す組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせでも、または単独でも使用できることは言うまでもない。
【0023】
本発明の例示的な実施形態を図面に示し、より詳細に以下の記述において説明する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示の例示的な実施形態に係る直列回路の模式図を示す。
【図2】本開示の例示的な実施形態に係る入力/出力回路を有する電気装置の模式図を示す。
【図3】本開示の例示的な実施形態に係るインターロックスイッチの直列接続の模式図を示す。
【図5】修正された入力/出力回路を有するインターロックスイッチの直列接続の模式図を示す。
【図6】本開示の例示的な実施形態に係る方法の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0025】
図1は、本開示の例示的な実施形態に係る直列回路の模式図を示している。直列回路はその全体を、ここで参照番号100により示す。
【0026】
この例では、直列回路は、3つのそれぞれの電気装置10A、10Bおよび10Cにより構成されている。以下の説明において、共通する要素をすべての電気装置について説明する場合に、参照番号10を使用する。
【0027】
電気装置10A、10Bおよび10Cは直列に接続されて、直列接続100を形成している。各装置10は、少なくとも1つの入力12および1つの出力14を有している。入力12および出力14は、入力に印加される信号（入力信号）が出力に送信される（出力信号）ように、互いに結合されている。以下に説明するように、入力および出力の直接接続が好ましいが、原則として直列接続のために必要とされない。入力信号を受信し、それらを処理ユニットに送り、それが次いで、出力信号を供給するために、入力信号の評価に基づいて出力回路を駆動する入力回路が、入力のあとに続くことも考えられる。
【0028】
入力信号が、制御器（ここでは図示せず）などの外部実体（external entity）により、第1の電気装置10Aの入力12に印加されてもよい。入力信号は、基準電位18に関し、入力電圧20Aを第1の電気装置10Aに対して規定する静電位16であってもよい。入力信号は、第1の電気装置10Aから出力14へと送信される。好ましくは、入力12は、単一の電気装置の説明を参照しながら以下にさらに説明されるように、別個の電気回路を介して出力14に直接接続されている。第1の電気装置10Aの出力14に送信される入力信号は、直列接続において、次の電気装置10Bの入力信号を形成する。第1の電気装置10Aの出力14は例えば、続く電気装置10Bの入力12に電線を介して接続されていてもよい。電気装置10Bの入力信号は、基準電位18に関し、入力電圧20Bにより規定される。入力信号の送信は、入力電圧20Cが最後に印加される最後の電気装置まで、同じ仕方で継続する。
【0029】
さまざまの例示的な実施形態において、基準電位18はまた、同じ仕方で（例えば、ここに示すさらなる入力および出力12’および14’を介して）伝達されてもよい。しかし、基準電位18はまた、個々の電気装置10が別個に接続される共通の接地電位であってもよい。
【0030】
電気装置10A、10Bおよび10Cにおける入力電圧20A、20Bおよび20Cは、以下に示すようにそれぞれの電気装置10内で入力12から出力14への入力信号の送信により規定される、規定された関係を互いに有している。入力12から出力14への入力信号の送信は、規定の（好ましくは一定の）電圧降下が入力12と出力14との間で生じるように実施される。
【0031】
この目的のために、電気部品22が入力12と出力14との間に接続されていてもよく、この部品により電圧降下ΔUが引き起こされる。電気部品22は、ダイオードなどの受動部品（特にショットキーダイオード）であってもよい。好ましくは、電圧降下は電気装置10A、10Bおよび10Cすべてにおいて一定かつ同じである。例えば、電圧降下は300mVであってもよく、これは、第1の電気装置における業界標準24Vの入力電圧20Aに対して低くなっている。
【0032】
さらに、それぞれの電気装置10は測定ユニット24を含んでいる。各電気装置中の測定ユニット24は、電気装置に印加される瞬時電圧を測定するよう構成されている。測定ユニット24は、電気部品22の上流に配置されていてもよい。しかし、好ましくは、測定ユニット24は、電気部品22の下流に（すなわち出力側に）配置されている。測定ユニット24により測定される電圧により、それぞれの電気装置の制御変数が直接的または間接的に決定される。1つの例示的な実施形態では、測定ユニット24は、規定のデジタル値を任意の測定された電圧値に割り当てる、アナログデジタル変換器（ADC）であってもよい。次いで、アナログデジタル変換器により決定された値は、制御変数の例となる。
【0033】
電気部品22の直列接続により、カスケーディング電圧降下（cascading voltage drop）が直列接続にわたって生じる。それゆえ、測定ユニット24により測定された電圧は各場合において、先の装置における電圧よりも一段低くなっている。カスケーディングにより、個々の電圧値は直列回路の各装置という結果となり、次いで、この個々の電圧がそれぞれの制御変数を決定する。電気部品22の適切な選択により、直列回路100の個々の電気装置における個々の電圧値が、各場合において固有となることを実現できる。それゆえ、直列回路内の固有の識別子をそれぞれの電気装置に割り当てるために、制御変数を使用することができる。特定の例を参照して以下に説明するように、この固有の識別子を使用して、装置特有の制御機能を実行できる。
【0034】
しかしまず、図2を参照して、単一の電気装置10の入力/出力回路26の例示的な実施形態を、より詳細に説明する。図2に示す入力/出力回路26は、直列回路で使用するよう構成された電気装置10の入力12および出力14の間に配置された電気回路である。入力12および出力14は、この例では介在する受動部品22が1つだけの状態で、互いに実質的に直接接続されている。この特定の例における受動部品22はショットキーダイオード28である。ショットキーダイオード28は、入力12と出力14との間で順方向に接続され（forward connected）ており、入力12と出力14との間に低い電圧降下ΔUを意図的に引き起こす。ショットキーダイオード28の使用には、低い電圧降下が、容易に設定でき、かつ、さまざまな外的影響および環境条件のもとで大部分一定のままであるという利点がある。電圧降下は他の電気部品によっても実現できると理解される。
【0035】
入力/出力回路26は、入力12と出力14との間の接続に、測定点30をさらに含んでおり、測定点30に測定ユニット24は接続されている。ここで、測定ユニット24はマイクロコントローラ32のADCであり、これについては、さらなる詳細は示さない。この例示的な実施形態では、測定点30は、出力側に（すなわち、電気部品22と出力14との間に）配置されている。別の例示的な実施形態では、測定点30は、ダイオードの上流側に（すなわち、入力12の側に向かって）配置されていてもよい。
【0036】
抵抗34も、ここでは入力/出力回路26中に配置されている。この抵抗は、電気部品22（ダイオード）用の直列抵抗として機能し、電気部品22を流れる電流を、かつ、それゆえに結果として生じる電圧降下を決定または制限する。
【0037】
さらには、電気装置10は、電気装置10の実際の機能を果たす、機能部分36を有している。例えば、機能部分36は、入力12に印加された入力信号に依存して制御機能を果たす、処理ユニット38を含んでいてもよい。そのうえ、処理ユニット38は、測定ユニット24を介して決定された制御変数に依存して制御機能を実行するよう、構成されていてもよい。ゆえに、好ましくは、制御機能は、入力信号と判定された制御変数との両方に依存して実施される。
【0038】
処理ユニット38は例として、とりわけ測定ユニット24用のADCをも提供する、マイクロコントローラ32であってもよい。くわえて、処理ユニット38は、先に決定された制御変数を保存できるメモリ39をも有していてもよい。しかし、好ましくは、制御変数は繰り返し決定されるので、制御変数の保存は必要でない。
【0039】
電気装置10が、異なる制御機能用に異なる機能部分36を有していてもよく、これらの装置10における入力/出力回路26のみが同一の設計であることが理解されるであろう。そのうえ、、各装置10が実際に制御変数を使用することは必要ではない。ゆえに、制御変数に依存する装置10、および、直列接続中の他の装置を、一緒に使用できる。
【0040】
図3は、本開示の意図内での直列接続の特定の例を示しており、そこでは、自動化技術より公知のインターロックスイッチが、電気装置10として直列に接続されている。
【0041】
インターロックスイッチは、例えば、機械および機械システムであって、危険な動きまたは状態を示しており、かつ、該当する規則に従って、それらで働く人々に対する危険を防止するための保護装置なしで運転できない機械および機械システムで使用される。この目的のために、機械または機械システムが、例えば、柵をした区域中または囲い地内に配置されていてもよい。機械もしくは機械システムの保守作業を実行できるようにするため、または、分離する保護装置があるにもかかわらず仕掛かり品を挿入もしくは除去できるようにするために、ドアまたはカバーなどを設けてもよい。機械もしくは機械システムの作動中にドアもしくはカバーが開けられないこと、または、これが試みられた場合に強制停止が発動することが保証されていなければならない。くわえて、ガードロックを有するインターロック装置が通常、危険な追従動作（trailing movement）をするシステム用に使用される。これらは、機械のスイッチが切られたあとでも、ドアまたはカバーを、機械または機械システムの駆動が停止するまで、閉じたままにする。そうなって初めて、ドアまたはカバーを開くことができる。
【0042】
インターロックスイッチはしばしば、配線の手間を可能な限り低く保つために、技術システム中の直列回路内で作動される。上述したように、インターロックスイッチは、一方ではセンサとして、かつ、ガードロックが必要とされる事態には、ガードロックを起動するアクチュエータとして同時に機能する。リニアソレノイドは通常、インターロックスイッチでアクチュエータとして使用され、これは、入力信号の機能として、インターロックスイッチにより切り替えられる。
【0043】
ガードロックを有する複数のインターロックスイッチが直列回路内に配置されている場合、それぞれのソレノイドを制御するためにすべてのアクチュエータが同時に切り替えられるということが起こり得る。この場合、高い電圧降下が供給ライン中に生じて、ソレノイドが切り替わらない、または確実には切り替わらない可能性がある。そのような事態を避けるため、遅延素子を個々のインターロックスイッチ中に配置して、共通の入力信号に応じた時間遅延した切り替えを可能にしてもよい。この目的のために、公知のインターロックスイッチが例えば、それぞれの装置内で出力回路から切り離されている別体の入力回路を有している。さらには、このようなスイッチは、入力回路を介して入力信号を受信し、かつ、その機能として出力回路を制御する処理ユニットを有している。ここで、処理ユニット内に遅延素子を設けることが可能であり、これは出力への入力信号の転送を遅延させる。アクチュエータの時間遅延した切り替えを実現できるように、個々のインターロックスイッチの処理ユニットを、手動または自動で構成して、それぞれの直列回路に適合させてもよい。
【0044】
図3に示す例示的な実施形態には、3つのそのようなインターロックスイッチ40A、40Bおよび40Cを示す。さらには、図3は、直列に接続されたインターロックスイッチ40A、40Bおよび40Cに入力信号を送るよう設定されたコントロール42を示している。コントローラ42（例えば安全コントローラ）は、技術システムの運転を監視し、それに応じて、入力信号を介し、インターロックスイッチを制御する。入力信号は、ON状態またはOFF状態を仮定できるバイナリ信号であってもよい。ON状態では、入力信号は、第1のインターロックスイッチ40Aの入力12に存在する、規定の電位16に対応する。OFF状態では、規定の電位は入力12に存在せず、その結果、インターロックスイッチ40Aの入力12は開いており、または高インピーダンスである。インターロックスイッチが、さらなる入力および出力、または、所望の機能を実現するのに適切であろうインターフェースを有していてもよいことが理解される。
【0045】
入力信号は、上述した仕方で、直列回路中を1つのインターロックスイッチ40A、40Bから次のインターロックスイッチ40B、40Cへと送信される。この過程で、各インターロックスイッチ40A、40B、40Cにおいて、入力電圧が、電気部品22により規定される量だけ減少する。ゆえに、個々のインターロックスイッチ40A、40B、40Cにおける測定ユニット24はそれぞれ、先のインターロックスイッチ40A、40B、40Cに対して、低減された電圧を測定する。インターロックスイッチ40A、40B、40Cについての個々の制御変数を、所定の割り当て規則を介して、測定した電圧から生成できる。
【0046】
例として、制御変数は、例えば下記の割り当て規則
tSwitch,n = f(U )ADC,n
の結果として生じる時間変数であってもよい。
tSwitch,n = f(U )ADC,n
の結果として生じる時間変数であってもよい。
【0047】
tSwitch,nはn番目の装置の制御変数であり、n番目の装置で測定された電圧UADC,nの関数として、例えば、測定された電圧UADC,nと一定の変換係数との乗算という形態で生じる。特に、制御変数は、入力12での変化ののち、スイッチが対応する制御機能を実行する前に、インターロックスイッチ40が待機する遅延時間を表していてもよい。制御機能は例えば、ここでインターロックスイッチ40の機能部分36に示されるような、磁気スイッチ44の制御であってもよい。ゆえに、好適には、インターロックスイッチ40は切り替え時間を、作動変数をインターロックスイッチ内に実際に保存する必要なしに、測定された電圧から直接導出できる。
【0048】
図4は、入力/出力回路26のさらなる改良形態を有する電気装置の、別の例示的な実施形態を示している。
【0049】
図2および図3に係る入力/出力回路26の上述した要素に加えて、入力/出力回路26はさらに、供給電位50を受け取る端子46を備えている。さらには、回路は、端子46と入力12との間に配置される別の抵抗48を備えている。より詳しくは、抵抗48は、プルアップ抵抗として配置されており、入力12と、電圧降下を引き起こす電気部品22との間で、供給電位50への一方の側において、かつ、他方の側において接続されている。抵抗48は例えば、抵抗34よりも抵抗性が10～20倍高くてもよい。
【0050】
図4に係る入力/出力回路26で、入力信号が入力12に印加されておらず、それゆえに抵抗性が高い場合であっても、プルアップ抵抗48および直列抵抗30により分割される電圧が電気部品22に印加されるという利点がある。この電圧は、電気部品22にわたる電圧降下により低減されており、出力14で利用可能とされており、続く装置に送信される。それゆえ、この入力/出力回路26が使用されるときにも、電圧カスケードが直列回路にわたって形成され、それに基づき個々の装置を上述したやり方で設定できる。対応する直列回路の例を図5に示す。
【0051】
図5は、それぞれが図4に示す例示的な実施形態に係る入力/出力回路26を有する直列に接続された3つの電気装置10A、10Bおよび10Cを有する、直列回路100を示している。電気装置10A、10Bおよび10Cはここでも例えば、上述したようなインターロックスイッチであってもよい。
【0052】
直列接続された電気装置10A、10Bおよび10Cはそれぞれ、端子46でコントローラ42により供給される供給電位50に接続されている。好ましい例示的な実施形態では、供給電位は、1つの装置から別の装置へとループされていてもよい。この目的のために、これらが供給電位50を受け取る接続46に加えて、装置はさらに、これらが供給電位50を供給するさらなる接続52を有していてもよい。
【0053】
図5に示すように、入力信号が第1の電気装置10Aの入力12に存在せず、これが開いている場合にも、電圧が供給される。その結果、直列回路を介して電圧カスケードもここで形成され、このカスケードは、電気部品22におけるそれぞれの電圧降下により引き起こされる。このようにして、この場合に、測定ユニット24を介してそれぞれの電気装置10A、10Bおよび10Cに関し、個々の固有の電圧値を決定することも可能となり、この電圧値に基づいて制御変数を決定できる。このようにして、この改良形態により、入力電圧が直列回路の第1の装置の入力12に存在しない場合にも、電気装置10A、10Bおよび10Cにおいて固有の制御変数を構成することが可能となる。
【0054】
この例示的な実施形態によれば、このようにして、個々の電気装置10A、10Bおよび10Cの構成を、第1の電気装置の入力12における入力信号の存在にかかわりなく行うことができる。このような仕方で、さらなる用途を実現できる。
【0055】
図6は、本開示の例示的な実施形態に係る方法を、模式図により示している。本方法の全体を参照番号1000により示す。
【0056】
本方法の第1のステップ1001では、電気装置10が設けられている。電気装置10はそれぞれ、入力信号を印加するための入力12と、出力信号を供給するための出力14と、それぞれの電気装置10に印加される電圧を決定するための測定ユニット24とを有している。
【0057】
続くステップ1002では、電気装置10を互いに鎖状に配置することにより、電気装置10は組み合わされて直列回路100を形成する。ここで、第1の装置は入力信号に接続可能であり、それぞれのさらなる電気装置は各場合に、その入力で、直列接続のそれぞれの前の電気装置の出力に接続されている。
【0058】
ステップ1003では、規定の電位が直列回路の第1の装置の入力に印加され、この電位は第1の装置からさらなる電気装置へと送信される。送信中に、電気装置のそれぞれは、電圧カスケードが直列回路にわたって生じるように、特定の量（規定の電圧降下）だけ、規定の電位を低減する。
【0059】
ステップ1004では、各電気装置が、関連する測定ユニットを介して、それぞれの電気装置に現在印加されている電圧を測定する。
【0060】
最後にステップ1005では、各電気装置が、先に測定された電圧に基づき、装置に関係するそれぞれの制御変数を構成する。
【0061】
本方法は、さらなるステップを備えていても、または、修正されたやり方で行われてもよいと理解される。例えば、ステップ1001で、供給するステップは、既存の直列回路の再構成を含んでいてもよい。再構成では、個々の装置を除去または追加してもよい。さらに、再構成が、直列回路中で個々の電気装置を入れ替えることを含んでいてもよい。また、ステップ1001における再構成に関し、続くステップが、電気装置を再構成するために、同じやり方で行われてもよい。
【0062】
測定された電圧が電圧カスケードに基づき変化するとすぐに電気装置が自動で再構成するよう、ステップ1004およびステップ1005が継続的に行われることがさらに考えられる。この例示的な実施形態は、電圧カスケードがときに供給電圧に基づいて、かつ、ときに入力信号に基づいて調整する、図5に示すような直列回路を使用するときにも好適である。換言すれば、入力信号が存在せず、かつ、第1の電気装置への入力が開いている場合にも、再構成が生じてもよい。この場合、供給電圧は、追加の抵抗を介して、入力信号の代わりとなる。
【0063】
万全を期すために、自動的な構成の代わりに、特定の時間間隔または特定の時間枠でのみ構成を実施することも可能であることに言及しておかねばならない。この場合、ステップ1004およびステップ1005は、この時間間隔中にのみ実行されても、または、必要であれば試運転中に手動で起動されてもよい。この場合、構成された制御変数を電気装置のメモリに保存できれば好適である。この手動の構成は、図2および図3に示す電気装置の直列接続に好適な場合がある。
【0064】
上述した例示的な実施形態が全体として、単なる例として理解すべきであり、本開示の主題をその趣旨に限定しないことが理解される。むしろ、主題は、下記の特許請求の範囲によってのみ、規定および限定される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】
