特開 2024-37163 リレー装置および少なくとも１つのリレー装置を備えた安全スイッチ装置

(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】P2024037163

(43)【公開日】2024-03-18

(54)【発明の名称】リレー装置および少なくとも１つのリレー装置を備えた安全スイッチ装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 9/02 20060101AFI20240311BHJP

   H01H 47/00 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

G05B9/02 E

H01H47/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023143130

(22)【出願日】2023-09-04

(31)【優先権主張番号】10 2022 122 527.5

(32)【優先日】2022-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】518050263

【氏名又は名称】ピルツ ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｐｉｌｚ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100075557

【弁理士】

【氏名又は名称】西教 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】バウクネヒト，ヨッヘン

(72)【発明者】

【氏名】ロッツィンガー，フロリアン

【テーマコード（参考）】

5G057

5H209

【Ｆターム（参考）】

5G057AA02

5G057AA06

5G057AA20

5G057BB07

5G057BC04

5G057XX11

5H209AA07

5H209FF05

5H209GG20

5H209HH04

5H209JJ03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コンパクトでコスト効率が高く、すべてのスイッチング経路が安全であるリレー装置および安全スイッチ装置を提供する。
【解決手段】リレー装置（１）に関し、入力端子（２．１～２．４）と、出力端子（３．１～３．４）と、第１の常開接点群を形成し、第１の共通アーマチュア（５）によって開位置から閉位置へ、またはその逆へ移動可能な、ｎ個（ｎ≧２）の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点（９．１，９．３，９．５，９．７）を有する第１のリレー（４）と、共通アーマチュア（８）によって開位置から閉位置へ、またその逆へ移動可能な、ｍ個（ｍ＜ｎ）の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点（１１．１，１１．２）を有する第２のリレー（７）と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力端子（２．１～２．４）と、
出力端子（３．１～３．４）と、
第１の常開接点群を形成し、第１の共通アーマチュア（５）によって開位置から閉位置へ、またはその逆へ移動可能な、ｎ個（ｎ≧２）の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点（９．１，９．３，９．５，９．７）を有する第１のリレー（４）と、
共通アーマチュア（８）によって開位置から閉位置へ、またその逆へ移動可能な、ｍ個（ｍ＜ｎ）の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点（１１．１，１１．２）を有する第２のリレー（７）と、
を含み、
第１のリレー（４）と第２のリレー（７）とが、入力端子（２．１～２．４）と出力端子（３．１～３．４）との間に互いに電気的に直列に配設され、よって、リレー装置（１）は複数の並列スイッチング経路（Ｓ１～Ｓ４）を有し、第２のリレー（７）のｍ個の常開接点（１１．１，１１．２）に対応する数のスイッチング経路（Ｓ３，Ｓ４）において、第１のリレー（４）の１つの常開接点（９．５，９．７）と第２のリレー（７）の１つの常開接点（１１．１，１１．２）とが電気的に直列に配設されたリレー装置（１）において、Anspr1第１のリレー（４）は、ダブルアーマチュアリレーとして実施され、第１の常開接点群の常開接点（９．１，９．３，９．５，９．７）の数に対応する数の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点（９．２，９．４，９．６，９．８）を有し、該常開接点（９．２，９．４，９．６，９．８）は、第２の常開接点群を形成し、第２の共通アーマチュア（６）によって開位置から閉位置へ、またはその逆に移動することができ、第１の常開接点群の常開接点（９．１，９．３，９．５，９．７）と第２の常開接点群の常開接点（９．２，９．４，９．６，９．８）とは電気的に対をなして直列に配設されていることを特徴とする、リレー装置（１）。

【請求項2】

リレー装置（１）は、第１のリレー（４）の第１のアーマチュア（５）に電磁気的に結合される第１のリレーコイルと、第１のリレー（４）の第２のアーマチュア（６）に電磁気的に結合される第２のリレーコイルとを有することを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置（１）。

【請求項3】

リレー装置（１）は、第１のリレー（４）の第１のアーマチュア（５）および第１のリレー（４）の第２のアーマチュア（６）に電磁気的に結合されるリレーコイルを有することを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置（１）。

【請求項4】

リレー装置（１）は、出力端子の数（３．１～３．４）よりも小さい数の入力端子（２．１～２．４）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のリレー装置（１）。

【請求項5】

第１のリレー（４）が、第１のリレー（４）の第１の常開接点群の常開接点（９．１，９．３，９．５，９．７）のスイッチ位置を検出するよう構成された第１の強制誘導される常閉接点（１０．１）と、第２の常開接点群の常開接点（９．２，９．４，９．６，９．８）のスイッチ位置を検出するよう構成された第２の強制誘導される常閉接点（１０．２）とを備えていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のリレー装置（１）。

【請求項6】

第１のリレー（４）の常閉接点（１０．１，１０．２）が電気的に直列に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のリレー装置（１）。

【請求項7】

第２のリレー（７）が、第２のリレー（７）の常開接点（１１．１，１１．２）のスイッチ位置を検出するよう構成された、強制誘導される常閉接点（１２．１）を備えていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のリレー装置（１）。

【請求項8】

複数の電気負荷または電気消費体をフェイルセーフ方式でスイッチオフするための安全スイッチ装置（１００）であって、
少なくとも１つの信号装置（１０８，１０８’，１０８”）から入力信号（１１１）を受信し、フェイルセーフ方式で評価するように設定された評価・制御装置（２０）と、
電気負荷または電気消費体を接続するための複数の出力端子（３．１～３．４）を備えた少なくとも１つのリレー装置（１）であって、評価・制御装置（２０）によって制御可能なリレー装置（１）と、を含む安全スイッチ装置（１００）において、
リレー装置（１）が請求項１～７のいずれか１項に従って実施され、評価・制御装置（２０）が、第１のリレー（４）および第２のリレー（７）を互いに時間的にずらして作動させるように設定されていることを特徴とする、安全スイッチ装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念によるリレー装置に関し、さらに本発明は、請求項８の上位概念に従った安全スイッチ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リレー装置は、様々な実施形態において先行技術から既に知られている。このようなリレー装置の応用分野の１つは、特に、安全スイッチ装置であり、これによって、リレー装置に接続された少なくとも１つの電気負荷またはリレー装置に接続された電気消費体をフェイルセーフ方式でスイッチオフすることができる。このような安全スイッチ装置は典型的には、運転中に人間の身体や生命に危険を及ぼす可能性のある自動化技術設備をフェイルセーフ方式で停止させるか、さもなければ非危険設備状態に変換するために使用される。ここでいうフェイルセーフとは、安全スイッチ装置を含む設備の安全関連構成要素に、たとえば構成要素の故障またはケーブルの損傷などの障害が発生しても、危険な設備のスイッチが確実に切れることを意味する。したがって、安全スイッチ装置には特別な要求事項があり、これらの要求事項は、特にＩＳＯ１３８４９、ＩＥＣ６１５０８などの機械安全に関する関連規格で定義されている。これらの規格は、危険度に応じて異なる要件を定義しているので、本発明の意味における安全スイッチ装置は、電気的に作動する機械が安全にスイッチオフされるときに、ＩＥＣ６１５０８によるＳＩＬ３および／またはＩＳＯ１３８４９によるＰＬｅの意味での単一故障安全（ワン・フォールト・セキュリティー）を保証する装置を主に意図している。

【0003】

典型的なアプリケーションには、非常停止ボタンの作動または安全ゲートの開放に応答して自動機械を停止させることが含まれる。機能的な観点からは、非常停止ボタンおよび安全ゲートは、安全リレーによって信号が処理され評価される信号装置である。他の信号装置は、たとえば、ライトバリア、ライトグリッド、およびそのようなもの、または速度、電流、電圧などのプロセス変数を、指定された制限値に準拠しているかどうかを監視する監視回路である。

【0004】

安全スイッチ装置は、安全スイッチ装置から見て入力信号を形成する信号装置によって生成された信号をフェイルセーフ方式で評価し、これに応じて、少なくとも１つの電気負荷または電気消費体をフェイルセーフ方式でスイッチオフするためのスイッチオフ信号を生成するために使用される。したがって、一般的な安全スイッチ装置は、マルチチャネル冗長性を有して形成され、また、必要な耐故障性を確保するために、定期的な内部のおよび／または外部の機能テストを実施する。多くの国では、本発明の意味における安全スイッチ装置は、テュフやドイツの使用者責任保険協会などの認可された試験機関による対応する認証が必要であり、この認証は安全関連の設計原則に準拠していることを証明する。

【0005】

ＤＥ１０２００４０３３３５９Ａ１は、電気負荷、特に電気駆動機械のフェイルセーフ切断装置を開示している。この装置は、冒頭で述べたタイプの安全スイッチ装置とリレー装置とを備えている。安全スイッチ装置は、安全スイッチ装置から空間的に離れた位置に配設された２つの外部スイッチ素子を、導電状態から遮断状態（およびその逆）に時間遅れで切り替えるように形成されている。この目的のため、リレー装置は、第１のリレーを備え、該第１のリレーは、強制誘導される常開接点を、ｎ個（ｎ≧２）有し、それら常開接点は、互いに並列に配設され、共通のアーマチュアによって開位置から閉位置（およびその逆）に移動可能である。さらに、リレー装置は、第２のリレーを備え、該第２のリレーは、強制誘導される常開接点を、ｍ個（ｍ＜ｎ）有し、それら常開接点は、共通のアーマチュアによって開位置から閉位置（およびその逆）に移動可能である。第２のリレーの常開接点は、第１のリレーの常開接点のｍ個と電気的に直列に配設されている。このようにして、リレー装置は、たとえば、少なくとも２つの外部電気スイッチ素子（電気負荷）を導電（閉）状態から遮断（開）状態に互いに時間的にずらして切り替えることができるように、互いに時間的にずらして切替えることができる複数の並列スイッチング経路を提供する。ここで紹介するリレー装置によって、機械または技術設備の２つの異なる部分を時間遅延で切り替えることができる。たとえば、制御装置を最初にオンにし、ロボットを時間遅れで作動させることができる。

【0006】

従来技術から知られているこのリレー装置およびそれを備えた安全スイッチ装置は、１つのリレーしか備えていないスイッチング経路が安全でないという欠点を有する。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、コンパクトでコスト効率が高く、すべてのスイッチング経路が安全である、冒頭で述べたタイプのリレー装置および安全スイッチ装置を提供することを課題としている。

【0008】

この問題に対する解決策は、請求項１の特徴部分の特徴を有する冒頭で述べたタイプのリレー装置と、請求項８の特徴部分の特徴を有するタイプの安全スイッチ装置とによって提供される。従属請求項は、本発明の有利なさらなる実施形態に関する。

【0009】

本発明に従ったリレー装置は、第１のリレーがダブルアーマチュアリレーとして形成され、第１の常開接点群の常開接点の数に対応する数の強制誘導される互いに並列に配設された常開接点を有し、これらの常開接点は第２の常開接点群を形成し、第２の共通のアーマチュアによって開位置から閉位置へ、またはその逆に移動することができ、第１の常開接点群の常開接点と第２の常開接点群の常開接点とは電気的に対をなして直列に配設されていることを特徴とする。

【0010】

上記の特徴を有するダブルアーマチュアリレーとして第１のリレーを形成することにより、とりわけ安全上の利点が得られる。これは、ダブルアーマチュアリレーとして形成された第１のリレーのすべての可動部分、特に常開接点が二重に形成されているからである。この冗長性により、第１のリレーの動作信頼性は、従来技術に比べて大幅に向上する。さらに、ダブルアーマチュアリレーは、電気的に直列に配設された２つの別々のリレーよりも少ないスペースで済み、費用対効果も高くなる。ダブルアーマチュアリレーでは、一緒に配線する必要がある電気スイッチ接点が少ないので、外部配線工数が少なくなる。さらに、ダブルアーマチュアリレーは、互いに電気的に直列に配設された２つのリレーの技術的機能が１つの部品で実現されるので、設置スペースが少なくて済む。第１のリレーと第２のリレーとは、リレー装置に接続された複数の電気負荷または電気消費体のスイッチオン遅延とスイッチオフ遅延とを簡単な方法で実現できるように、有利な方法で制御することができる。

【0011】

有利な実施形態では、リレー装置が、第１のリレーの第１のアーマチュアに電磁気的に結合される第１のリレーコイルと、第１のリレーの第２のアーマチュアに電磁気的に結合される第２のリレーコイルとを有することが提案される。したがって、この実施形態では、リレーコイルがダブルアーマチュアリレーの２つのアーマチュアのそれぞれに割り当てられ、電磁気的結合により、関連するアーマチュアのスライド運動がそれぞれの場合に開始されることができる。

【0012】

特に有利な実施形態では、リレー装置が、第１のリレーの第１のアーマチュアおよび第１のリレーの第２のアーマチュアに電磁気的に結合されるリレーコイルを有することが提供され得る。この実施形態では、ダブルアーマチュアリレーの両方のアーマチュアに割り当てられる単一のリレーコイルのみが設けられるので、追加のリレーコイルが不要となる結果、設置スペースの利点とコストとの利点の両方が得られる。従って、リレー装置全体のコンパクト化を図ることができる。

【0013】

一実施形態では、リレー装置が、出力端子の数よりも少ない数の入力端子を有することが可能である。この実施形態では、少なくとも１つの入力端子が少なくとも２つの出力端子に分かれる。

【0014】

好ましい実施形態では、第１のリレーが、第１の常開接点群の常開接点のスイッチ位置を検出するように形成された第１の強制誘導される常閉接点と、第２の常開接点群の常開接点のスイッチ位置を検出するように形成された第２の強制誘導される常閉接点とを有することが提案される。これにより、第１のリレーの常開接点のスイッチ位置の確認が非常に容易になり、常開接点の固着などの可能性のある故障の検出が非常に容易になる。

【0015】

好ましくは、第１のリレーの常閉接点は電気的に直列に配設することができる。

【0016】

さらに有利な実施形態では、第２のリレーが、第２のリレーの常開接点のスイッチ位置を検出するように形成された強制誘導される常閉接点を含むことが可能である。これにより、第２のリレーの常開接点のスイッチ位置を確認することが非常に容易になり、常開接点の固着などの可能性のある故障を検出することができる。

【0017】

本発明に従った安全スイッチ装置は、請求項８に従えば、リレー装置が請求項１から７の１項に従って形成されており、評価・制御装置が、第１のリレーと第２のリレーとを互いに相対的に時間的にずらして作動させるように設定されていることを特徴とする。

【0018】

これにより、複数の電気負荷に対してスイッチオンおよびスイッチオフの遅延を提供し、第１のリレーがダブルアーマチュアリレーとして形成されている本発明に従ったリレー装置の使用により、従来の技術に比べて改善された安全特性を有する安全スイッチ装置が提供される。

【0019】

ここで、本発明に従ったリレー装置の適用分野は、本発明に従った安全スイッチ装置に限定されないことが強調しておく。本発明に従ったリレー装置は、技術的観点から見て、複数の電気負荷または電気消費体のためにスイッチオン遅延および／またはスイッチオフ遅延を提供する要件があれば、どこでも使用することができる。

【0020】

ここで紹介するリレー装置を使用すれば、機械または技術設備の２つの異なる部分を時間的にずらして切り替えることも可能である。たとえば、制御装置を最初にオンにし、ロボットを時間遅れで作動させることができる。制御装置とロボットとは、本発明の意味において２つの電気消費体となる。

【0021】

本発明の実施形態のさらなる特徴および利点を、図面を参照して以下に説明する。なお、同一または類似の部品、および同一または類似の機能を有する部品には同一の参照符号を付している。示している。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に従って形成された安全スイッチ装置を備えた技術設備の概略図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に従って形成されたリレー装置を備えた安全スイッチ装置である。

【図3】本発明の第２の実施形態に従って形成されたリレー装置を備えた安全スイッチ装置である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明に従った安全スイッチ装置１００および本発明に従ったリレー装置１は、以下に説明するすべての特徴を有する必要はない。本発明に従った安全スイッチ装置１００および本発明に従ったリレー装置１が、以下に説明する実施形態の個々の特徴のみを有することも可能である。

【0024】

図１は、技術設備１０１を示し、この実施例では自動化ロボット１０２を含む。動作中、ロボット１０２は、ロボット１０２の危険領域にいる人を危険にさらす可能性のある動作を行う。ロボット１０２の安全な動作を保証するために、技術設備１０１は安全スイッチ装置１００を備えている。安全スイッチ装置１００は、一般に、フェイルセーフ方式で複数の電気負荷または電気消費体のスイッチを切るように形成されている。技術設備１０１で使用される電気負荷は、たとえば、電気駆動装置、接触器１０３，１０４、または弁、特に電磁弁である。

【0025】

本実施例では、安全スイッチ装置１００は、出力側で少なくとも２つの外部スイッチ素子を、すなわち、上記で定義したような電気負荷を、制御できるように形成されている。本実施例では、外部スイッチ素子はコンタクタ１０３，１０４として形成されている。コンタクタ１０３，１０４はそれぞれ複数のスイッチ接点１０５，１０６を有し、これらの接点は好ましくは強制誘導される。つまり、個々のコンタクタ１０３，１０４のスイッチ接点１０５，１０６は、それぞれが同じスイッチ位置（開または閉）になるように強制されるように、互いに機械的に結合されている。ここに示す実施例では、第１の接触子１０３のスイッチ接点１０５は、ロボット１０２の電力供給経路１０７において、第２の接触子１０４のスイッチ接点１０６と直列に配設されている。

【0026】

安全スイッチ装置１００は、入力側で少なくとも１つの信号装置１０８に接続されており、この信号装置１０８は、図１に示す実施例では安全ゲートスイッチとして形成されている。安全ゲートスイッチ１０８は、安全ゲート１１０に取り付けられた作動手段１０９と相互作用する。安全ゲート１１０が閉じられると、作動手段１０９は安全ゲートスイッチ１０８の空間的近接範囲に位置する。安全ゲートスイッチ１０８は、たとえば、誘導結合、容量結合、磁気結合、機械的結合、またはその他の結合によってこれを検出することができる。そして、安全ゲートスイッチ１０８は、安全ゲート１１０の閉鎖状態を表す対応する入力信号１１１を安全スイッチ装置１００に供給する。

【0027】

一方、安全ゲート１１０が開いている場合、作動手段１０９はもはや安全ゲートスイッチ１０８の近傍にはなく、安全ゲートスイッチ１０８は、現在開いている安全ゲート１１０に従った安全要求を表す入力信号１１１を生成する。セーフティリレー１００がこの安全要求を認識するとすぐに、または内部機能テストにより装置エラーが検出されるとすぐに、セーフティリレー１００はマルチチャンネルスイッチオフ信号１１２，１１３を使用して２つのコンタクタ１０３，１０４をオフにする。その結果、ロボット１０２の電力供給経路１０７のスイッチ接点１０５，１０６が脱落し、開放される。これにより、ロボット１０２がスイッチオフされる。

【0028】

安全スイッチ装置１００は、本実施例ではリレーベースであり、接点ベースの無電位出力を有する。図２および図３は、安全スイッチ装置１００の２つの実施例を示す。２つの安全スイッチ装置１００の中心アセンブリはリレー装置１であり、２つの実施例では異なって形成されている。

【0029】

図２を参照すると、安全スイッチ装置１００は、リレー装置１と、安全スイッチ装置１００に接続された信号装置１０８，１０８’，１０８”からの１つまたは複数の入力信号を受信して評価し、リレー装置１を制御するための評価・制御装置２０とを含む。

【0030】

図１に例として示した安全ゲートスイッチ１０８に加えて、信号装置１０８，１０８’，１０８”は、たとえば、緊急停止ボタン１０８’、ライトバリアまたはライトグリッド１０８”、両手ボタン、イネーブルボタン、あるいは速度、電圧、電流などの監視装置からの信号とすることができる。入力信号は、評価・制御装置２０に供給されるが、この装置は、耐故障性を高めるために、好ましくはマルチチャンネル冗長性で形成される。これは図２において、評価・制御装置２０の斜めの分割線によって象徴されて記されている。評価・制御装置２０は、たとえば、ディスクリート部品で構成された回路とすることができる。あるいは、評価・制御装置２０は、マイクロコントローラおよび／または他の高集積部品を用いて実現することもできる。

【0031】

本実施例では、図２に従った安全開閉装置１００のリレー装置１は、合計４つの入力端子２．１～２．４と、合計４つの出力端子３．１～３．４とを含んでいるので、合計４つの並列開閉路Ｓ１～Ｓ４が設けられている。また、リレー装置１は、２つのアーマチュア５，６を有するダブルアーマチュアリレーとして形成された第１の出力側リレー４と、アーマチュア８を有する第２の出力側リレー７とを含む。２つのリレー４，７のスイッチ位置は、評価・制御装置２０によって決定される。

【0032】

２つのリレー４，７の各々は、強制誘導される複数の常開接点９．１～９．８，１１．１，１１．２および常閉接点１０．１，１０．２，１２．１を有する。４つのスイッチング経路Ｓ１～Ｓ４において、第１のリレー４の常開接点９．１～９．８および第２のリレー４，７の常閉接点１１．１，１１．２の一部は、以下に詳述する方法で、入力端子２．１～２．４と出力端子３．１～３．４との間に互いに電気的に直列に配設されている。

【0033】

本実施例では、評価・制御ユニット２０は、少なくともコンタクタ１０３，１０４によって形成される電気負荷がスイッチオフされるときに、互いに対して時間オフセットをもってリレー４，７を制御することができるように設計されているので、スイッチオフ遅延が利用可能である。好ましくは、コンタクタ１０３，１０４はまた、互いに対して時間遅延を伴って再びスイッチオンされ、したがってスイッチオン遅延も提供される。

【0034】

この実施例では、第１のリレー４は、強制誘導される合計８個の常開接点９．１～９．８と、強制誘導される２個の常閉接点１０．１，１０．２とを有する。図２に従った図に見られるように、常開接点９．１～９．８はそれぞれ電気的に直列に対になって配設されている。２つの常閉接点１０．１，１０．２も電気的に直列に配設されている。このようにして、４つのスイッチング経路Ｓ１～Ｓ４のそれぞれにおける常開接点の対のそれぞれは、安全性の観点から特に有利な、第１のリレー４の関連する常開接点９．１～９．８の冗長性をもたらす。

【0035】

第１のリレー４の２つのアーマチュア５，６の動きは、ここでは明示的に示されていない共通のリレーコイルによって開始することができる。用途によっては、２つのアーマチュア５，６のそれぞれに別個のリレーコイルを割り当てることもできる。

【0036】

第１のアーマチュア５は第１の常開接点群を押しており、ここに示す実施例では常開接点９．１，９．３，９．５，９．７および常閉接点１０．１から構成されている。第２のアーマチュア６は第２の常開接点群を押し、ここに示す例では常開接点９．２，９．４，９．６，９．８と常閉接点１０．２とから構成されている。

【0037】

第１のリレー４と電気的に直列に配設された第２のリレー７は、強制誘導される２つの常開接点１１．１，１１．２と、アーマチュア８によって押される常閉接点１２．１とを有する。第２のリレー７のアーマチュア８の動きは、これも明示的に図示されていないリレーコイルによって開始される。

【0038】

既に上述したように、本実施例では、リレー装置１は、合計４つの並列スイッチング経路Ｓ１～Ｓ４を提供する。

【0039】

第１のスイッチング経路Ｓ１は、第１の入力端子２．１、電気的に直列に配設された第１のリレー４の２つの常開接点９．１，９．２、および第１の出力端子３．１によって形成される。第２のスイッチング経路Ｓ２は、第２の入力端子３．２，電気的に直列に配設された第１のリレー４の２つの常開接点９．３，９．４、および第２の出力端子３．２によって形成される。第３のスイッチング経路Ｓ３は、第３の入力端子２．３、電気的に直列に配設された第１のリレー４の２つの常開接点９．５，９．６、第２のリレー７の常開接点１１．１、および第３の出力端子３．３によって形成される。第４のスイッチング経路Ｓ４は、第４の入力端子２．４、電気的に直列に配設された第１のリレー４の２つの常開接点９．７，９．８、第２のリレー７の常開接点１１．２、および第４の出力端子３．４によって形成される。

【0040】

リレー装置１の入力端子２．１～２．４には、２つのコンタクタ１０３，１０４の動作に必要な動作電圧Ｕ_Ｂが印加される。たとえば、動作電圧Ｕ_Ｂ＝２４Ｖを入力端子２．１～２．４に印加することができる。出力側では、第１のコンタクタ１０３が第１の出力端子３．１に接続され、したがってセーフティリレー１００のリレー装置１の第１のスイッチング経路Ｓ１に接続される。第２のコンタクタ１０４は、第３の出力端子３．３に接続され、リレー装置１の第３のスイッチング経路Ｓ３に接続されている。

【0041】

この実施例では、２つのリレー４，７が時間をずらして作動する可能性があり、コンタクタ１０３，１０４が接続されている対応する出力端子３．１，３．３の出力が別々にされるので、コンタクタ１０３，１０４のスイッチ接点１０５，１０６も、スイッチオフ時に互いに時間的にずらして開かれる。

【0042】

２つのリレー４，７の追加的に設けられた常閉接点１０．１，１０．２，１２．１は、有利には、第１のリレー４の常開接点９．１～９．８と常開接点１１のそれぞれのスイッチ位置とを別々に監視することを可能にする。ポジティブガイダンスにより、リレー４，７の常閉接点１０．１，１０．２，１２．１は、それぞれのリレー４，７の常開接点９．１～９．８，１１．１，１１．２が閉じているときに開かれ、その逆も同様である。２つのリレー４，７の常開接点９．１～９．８，１１．１，１１．２のうちの１つの固着などの故障は、関連する常閉接点１０．１，１０．２，１２がそのスイッチ位置を変えないので、このように容易に認識することができる。この動作は、たとえば、関連する常閉接点１０．１，１０．２，１２．１の入力端子および出力端子を安全スイッチ装置１００の評価および制御ユニット２０に接続することにより、評価および制御ユニット２０によって非常に簡単に評価することができる。

【0043】

安全スイッチ装置１００のスイッチ挙動は、それに接続されたコンタクタ１０３，１０４のスイッチ挙動に直接的な影響を及ぼすが、以下により詳細に説明する。技術設備１００の安全ゲート１１０は、第１の状態では閉じており、第２の状態では開いていると仮定すべきである。

【0044】

２つの状態のそれぞれにおいて、対応する入力信号１１１が信号装置１０８によって生成され、安全スイッチ装置１００に送信される。評価・制御装置２０により、入力信号１１１はフェイルセーフ方式で処理・分析され、２つのリレー４，７がそれに応じて作動できるようになる。

【0045】

安全扉１１０が閉じていることを表す第１の状態では、入力信号１１１は第１の（アクティブな）電圧状態Ｕ１（たとえばＵ１＞０Ｖ）に変化する。安全ゲート１１０がユーザによって開かれた場合（第２の状態）、および／または安全スイッチ装置１００と信号送信機１０８との間の信号連鎖に欠陥がある場合、入力信号１１１は、第１の電圧状態Ｕ１とは異なる第２の電圧状態Ｕ２に変化する（たとえばＵ２＝０Ｖ）。

【0046】

安全スイッチ装置１００は、評価・制御装置２０によってそれ自体既知の方法で入力信号１１１をフェイルセーフ方式で評価し、その関数としてコンタクタ１０３，１０４のための２つの冗長で時間的にずらされたスイッチオフ信号１１２，１１３を生成するように設定されている。この場合、第１のコンタクタ１０３のための第１のスイッチオフ信号１１２は、第２のコンタクタ１０４のためのスイッチオフ信号１１３に対して時間的にずれて起動される。逆に、コンタクタ１０３，１０４の対応するスイッチオン信号１１２’，１１３’も、スイッチオンプロセスの間、互いに時間的にずれて起動される。これについては以下で詳しく説明する。

【0047】

スイッチオン遅延のために、ダブルアーマチュアリレーとして形成された第１のリレー４が最初に作動される。これは、第１のリレー４の強制誘導される常開接点９．１～９．８が、第１のアーマチュア５と第２のアーマチュア６とによって閉位置に移されることを意味する。その結果、第１のスイッチング経路Ｓ１および第２のスイッチング経路Ｓ２は閉じられ、一方、第３のスイッチング経路Ｓ３および第４のスイッチング経路Ｓ４は開いたままである。これにより、第１のスイッチング経路Ｓ１に接続された第１の接触子１０３に対してスイッチオン信号１１２’（Ｕ＝Ｕ_Ｂ）が生成される。第１のコンタクタ１０３には動作電圧Ｕ_Ｂが供給され、関連するスイッチ接点１０５が閉じられる。

【0048】

プリセットまたはプリセット可能なスイッチオン遅延時間が経過すると、第２のリレー７が作動する。これは、第２のリレー７の強制誘導される常開接点１０．１，１０．２が、関連するアーマチュア８によって閉位置に移されることを意味する。その結果、第３のスイッチング経路Ｓ３および第４のスイッチング経路Ｓ４も閉じられる。これにより、第３のスイッチング経路Ｓ２に接続された第２の接触器１０４に対してスイッチオン信号１１３’（Ｕ＝Ｕ_Ｂ）が生成される。第２のコンタクタ１０４には動作電圧Ｕ_Ｂが供給され、関連するスイッチ接点１０６も閉じられる。

【0049】

このようにして、ロボット１０２の電力供給経路１０７にあるコンタクタ１０３，１０４のすべてのスイッチ接点１０５，１０６が閉じられた後、ロボット１０２には電力が供給されるので、ロボット１０２も起動することができる。

【0050】

スイッチオフ遅延を提供するために、第２リレー７が最初に非作動化される。第２のリレー７の強制誘導される常開接点１０．１，１０．２が開かれる。その結果、第３のスイッチング経路Ｓ３および第４のスイッチング経路Ｓ４が遮断され、第２のコンタクタ１０４に対してスイッチオフ信号１１３（特にＵ＝０Ｖ）が生成され、これによりロボット１０２の電力供給経路１０７の関連するスイッチ接点１０６が開放される。これにより、ロボット１０２への電力供給が遮断され、ロボット１０２は動作不能となる。プリセットまたはプリセット可能なスイッチオフ遅延時間が経過した後、第１のリレー４の常開接点９．１～９．８も開かれる。これにより、第１のスイッチング経路Ｓ１と第２のスイッチング経路Ｓ２とが遮断され、第１のコンタクタ１０３にスイッチオフ信号１１２（特にＵ＝０Ｖ）が発生し、ロボット１０２の電源経路１０７の関連するスイッチ接点１０５も開かれる。

【0051】

障害が発生した場合、特に常開接点１１．１，１１．２のうちの１つが動かなくなった場合、第２のリレー７がもはや切替できない場合、これは第２のリレー７の常閉接点１２．１によって認識される。有利な態様では、安全スイッチ装置１００は、このような故障が発生すると第１のリレー４がオフになるように形成されている。

【0052】

以下、図３を参照して、リレー装置１を備えた安全スイッチ装置１００の第２実施例についてより詳細に説明する。なお、基本的な構成および動作態様は第１の実施の形態例と同様であるので、以下では相違点のみを説明する。

【0053】

この実施例では、安全スイッチ装置１００のリレー装置１は、合計３つの入力端子２．１～２．３と、４つの出力端子３．１～３．４とを含む。図３に見られるように、第２のリレー７の２つの並列常開接点１１．１，１１．２は、互いに電気的に直列に配設された２つの常開接点９．５，９．６を共有しており、したがって第３の入力端子２も共有している。第２のリレー７の２つの常開接点１１．１，１１．２は並列回路を形成しているので、３つの入力端子２．１～２．３と４つの出力端子３．１～３．４との間には、再び合計４つの並列スイッチング経路Ｓ１～Ｓ４が存在する。第３のスイッチング経路Ｓ３と第４のスイッチング経路Ｓ４とは、第３の入力端子２．３を共通ルートとして共有している。

【0054】

両実施形態における第１のリレー４がダブルアーマチュアリレーとして形成されていることにより、とりわけ安全上の利点がもたらされる。なぜなら、ダブルアーマチュアリレーとして形成された第１のリレー４のすべての可動部が二重化されているからである。この二重化により、第一リレー４、ひいてはセーフティリレー１００全体の動作信頼性が大幅に向上する。第１のリレー４が、第１のスイッチング経路Ｓ１に単一の常開接点、第２のスイッチング経路Ｓ２に単一の常開接点を有する「単一」リレーとして形成されていた場合、第１のスイッチング経路Ｓ１および第２のスイッチング経路Ｓ２は安全ではない。さらに、ダブルアーマチュアリレーは、電気的に直列に配設された２つの別個のリレーよりも小さなスペースしか必要とせず、ダブルアーマチュアリレーのスイッチ機能も実現することができる。ダブルアーマチュアリレーでは、一緒に配線する必要がある電気スイッチ接点が少ないので、外部配線工数が少なくなる。さらに、ダブルアーマチュアリレーでは、互いに電気的に直列に配設された２つのリレーの技術的機能が１つの部品で実現されるので、設置スペースが少なくて済む。第１のリレー４が２つのアーマチュア５，６との電磁相互作用のために単一のリレーコイルを有するだけであれば、設置スペースの利点はより大きくなる。

【0055】

ここに示す安全スイッチ装置１００により、冗長外部コンタクタ１０３，１０４を互いに対して時間遅れをもって開くことにより、ロボット１０２の安全関連のシャットダウン中に追加のフォールトトレランスが達成される。これにより、コンタクタ１０３，１０４が同時に故障する確率が減少し、耐故障性が大幅に向上する。

【0056】

ここで、図２および図３に示すリレー装置１の適用分野は、明示的に示した安全スイッチ装置１００に限定されないことを強調しておく。リレー装置１は、電気負荷または電気消費体にスイッチオン遅延および／またはスイッチオフ遅延を提供する技術的要件があれば、どこでも使用することができる。ここに示したリレー装置１を使用すると、電気負荷または電気消費体を形成する機械または技術設備の２つの異なる部分を時間的にずらして切り替えることも可能である。たとえば、制御装置を最初にオンにし、次にロボットを時間的にずらして作動させることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】