CN106687351B - 具有安全功能的输送设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输送设备(10)，具有：至少一个行驶单元(12)，所述至少一个行驶单元包括电负载、特别是电驱动装置(14，36)并能借助于驱动装置(14，36)沿输送路段(15)移动；和沿输送路段(15)布置的导流轨(16)，该导流轨包括至少一个供电接触导线(18，20，22)，通过该至少一个供电接触导线为行驶单元(12)供电。为了减少导流轨(16)的占地面积，设有安全装置，该安全装置具有仅一个安全接触导线(24)并仍然容错地确保紧急停止。

Description

具有安全功能的输送设备
技术领域
本发明涉及一种输送设备，具有：
a)至少一个能沿输送路段移动的行驶单元，所述至少一个行驶单元包括携带的电负载，和
b)沿输送路段布置的供电轨/导流轨，该导流轨包括至少一个供电接触导线，通过该至少一个供电接触导线为行驶单元供电。
背景技术
这种输送设备的一个例子是电动架空输送机，其中，在沿输送路段延伸的支架上大多时候悬挂多个行驶单元，该行驶单元分别具有自身的驱动装置，以便独立地继续运动。行驶单元在此借助于沿输送路段延伸的导流轨——行驶单元的滑动触点作用在该导流轨上——供给对于继续运动需要的能量。这种电动架空输送机因此通常也被称为导流轨馈电的输送设备。
大多数这种类型的输送设备在混合式工作环境中运行，其中，部分自动化的或全自动化的行驶单元以及人员都在运动。为了保护人员防止受到特别由于行驶单元运动而引起的伤害，输送设备包括提供不同安全功能的多个安全装置。
对于这种安全装置的可靠性存在提高的要求。这些要求例如通过标准DIN EN ISO13849定义。特别必须按照该标准通过安全功能的整体设计方案，像例如触发行驶单元紧急停止的可能性，而确保对于安全功能重要的部分的一个单独故障也会使得安全功能按照规定执行。此外应该这样设计安全功能，使得发生的故障至少在对安全功能提出新要求之前被识别出。
为此，迄今为止已知的输送设备的导流轨具有两个安全接触导线，通过这两个安全接触导线冗余地实现安全功能、像例如紧急停止。
然而由于在输送设备中现有的用于导流轨的结构空间是有限的，因此可能有利的是，减少接触导线的数量。由此被释放的结构空间例如特别可能用于安装位置代码。参见申请人的文献DE 10 2010 056 521 A1。此外可减少用于这种导流轨的花费。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种输送设备，在该输送设备中，利用较少的安全接触导线实现了安全功能。
根据本发明，所述目的通过开头所述类型的输送设备实现，其中，
c)设有安全装置，该安全装置包括：
-特别是正好一个的安全接触导线，该安全接触导线在正常运行时是带电压的，
-第一安全电路，该第一安全电路在需要的情况下将安全接触导线切换为无电压的，
-监控部件，该监控部件监控安全接触导线是否是无电压的，和
-第二安全电路，该第二安全电路在以下情况下将至少一个供电接触导线切换为无电压的，即监控部件识别出尽管第一安全电路本该将安全接触导线切换为无电压的但安全接触导线不是无电压的，
d)和其中，行驶单元携带：
-监控电路，该监控电路识别出，不再有电压施加在安全接触导线上，和
-停止装置，该停止装置随后断开行驶单元的电负载和/或阻止行驶单元的运动。
发明人发现，可以替代两个同时接通的安全接触导线按照上述标准也可以由此实现容错的安全功能，即安全装置使用仅一个安全接触导线，但是在故障情况下额外地将为携带的负载供电的供电接触导线切换为无电压的。
原则上，将安全装置的并行的冗余转换为时间上依次连续的冗余的发明思想可以被用于，一般来说减少安全接触导线的数量。然而特别优选地，不使用两个安全接触导线，而是使用仅一个安全接触导线，这是因为标准仅对一个故障提供容忍度。
电负载特别应理解为以下所述的装置，对于人员的潜在危险直接地或间接地源于该装置。因此其可以例如是在轨道引导的焊接机器人上的焊接电极或在提升站上的自身下降的制动装置。然而电负载也可以理解为可控制的开关、如继电器或接触器、或可电控制的阀和类似装置。其可能又例如操纵由行驶单元携带的升降台或类似装置的气动或液压执行器。
然而优选地，电负载是电驱动装置，借助于该电驱动装置能使行驶单元沿输送路段移动和/或借助于该电驱动装置实现其它运动。利用这种电驱动装置，各个行驶单元能特别地且彼此独立地通过输送设备运动，并且行驶单元仍然能通过根据本发明的安全装置可靠地转换到下述的状态中，在该状态中不再有人员进行有危险的自身运动。
优选地，监控部件包括至少一个在行驶单元外部固定布置的监控电路。这种监控电路可以例如是可控制的开关、像例如接触器或继电器，其控制输入端与安全接触导线连接。
这种固定布置的监控电路可以重复地沿行驶路段布置，由此在监控安全接触导线的电压状态方面实现了冗余。优选地，固定布置的监控电路类似于由行驶单元携带的监控电路构造。特别可以和在行驶单元中一样地使用相同类型的可控制的开关，因此携带的和固定布置的监控电路显示出相同的响应性能。
然而，监控部件也可以包括由行驶单元携带的报告电路/信号电路，该在安全接触导线上不再施加有电压时至少间接地发出报告，由此，如果第一电路本该将安全接触导线切换为无电压的，则在缺少报告时识别出，安全接触导线不是无电压的。各个行驶单元的报告在此可以通过本来就存在的控制通道、例如通过控制接触导线，传输到中央控制器，该中央控制器包含安全装置的部分或与其共同作用。
此外，第一安全电路可以包括两个在输出端侧串联的、可控制的开关、特别是接触器(Schuetze)，这两个开关在正常运行时将安全接触导线与至少一个供电接触导线连接。串联电路确保了在可控制的开关方面的允许误差，因此即使在所述开关之一例如由于夹紧的开关电枢而没有断开时也可靠地执行了安全功能。为了识别出开关的错误功能，对开关的监控输出端进行监控。为此，监控输出端可以与安全装置的其它部分连接，例如与控制器连接。
优选地，第二安全电路包括两个在输出端侧串联的、可控制的开关、特别是接触器，这两个开关在正常运行时将至少一个供电接触导线与电源连接。也在此通过使用两个开关来实现较高的容许误差。
行驶单元的停止装置可以包括两个在输出端侧串联的、可控制的开关、特别是接触器，这两个开关在正常运行时闭合行驶单元的锁定输入端。这种禁止输入端例如是电驱动装置的变频器的所谓的安全转矩关闭输入端。这种禁止输入端然而也可以理解为简单的发动机接触器，利用该发动机接触器将电机与其电源分开。
优选地，电负载——特别是电驱动装置——利用三相交流电工作，因此导流轨包括三个供电接触导线，这三个供电接触导线引导三相交流电的三相。那么安全接触导线在正常运行时相对于至少一个所述供电接触导线是带电压的。
安全装置还包括触发开关，通过该触发开关激活对于安全功能的需求。这种情况特别可以通过操作者实现，该操作者操纵属于安全功能的紧急停止开关。另外的触发开关例如可能是安全门、脚踏保护垫或用于监控输送设备的安全范围的安全光传感器。但是安全功能也可以由上一级的控制器激活，以便例如在维护时确保设备的安全的停止状态。
用于实现输送设备的安全功能、像例如紧急停止的安全装置优选地整体上通过防止发生故障的可编程逻辑控制器(SPS)实现。与此相应地，安全装置的至少部分位于防止发生故障的可编程逻辑控制器中。特别地，第一和第二电路的部分位于SPS中。
此外可以借助于SPS以简单的方式监控各个电路的各个可控制的开关的反馈，因此例如可以识别出错误地工作的开关。
然而原则上，本发明的思想也可以通过各个部件的直接联接在没有SPS的情况下实现。
最后，安全接触导线可以沿输送路段被分成多个部段，所述多个部段小于供电接触导线的部段。以这种方式可以实施被限制于较小区域的紧急停止，而不必使得整体的输送设备停止。
附图说明
下面根据一个实施例参考唯一的附图说明本发明。图中:
图1示出输送设备的电路的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出未详细示出的输送设备10的电路，该输送设备具有至少一个行驶单元12，该至少一个行驶单元包括三相交流电动机14作为携带的电负载并能沿输送路段15移动。
为了给三相交流电动机14供电，沿输送路段15设有整体上用16标记的导流轨，该导流轨在这里示出的实施例中包括四个能导电的接触导线。在它们下方设有三个供电接触导线18，20和22，这三个供电接触导线分别包括三相交流电源的三相L1，L2和L3之一。
此外，导流轨16具有安全接触导线24。该安全接触导线通过保险丝F1和两个在输出端侧(闭合接点)串联的接触器K1，K2作为可控制的开关与供电接触导线18——亦即相L1——连接。另选地，安全接触导线24也可以设置在自身的、与供电接触导线18，20，22分开的导流轨中。
未示出控制接触导线，通过该控制接触导线例如将CAN总线控制信号传输到行驶单元12。同样未示出用于连接零线和PE保护导体的接触导线。
行驶单元12为了降低导流轨16的电流而具有三个供电滑动触点26，28和30，这三个供电滑动触点分别与供电导线18，20和22接触。此外，行驶单元12具有两个安全滑动触点32和34，这两个安全滑动触点贴靠在供电接触导线22或安全接触导线24上。
供电滑动触点26，28和30在行驶单元12上与电驱动装置的变频器36连接，该变频器又与三相交流电动机14连接。借助于变频器36，依赖于例如通过控制接触导线传输到行驶单元12的指令来控制三相交流电动机14的方向和功率以及进而控制行驶单元12的运动。
变频器36此外具有所谓的“安全转矩关闭”输入端(STO输入端)38，当该输入端被断开时，该输入端切断变频器36并因此确保三相交流电动机14不再引起转矩。由此安全地终止行驶单元12的危险的自身运动。STO输入端38通过两个在输出端侧串联的接触器K10，K11控制，这两个接触器在输入端侧并联并且与安全滑动触点32和34连接。最后，同样串联的监控输出端(常开触点)的接触器K10，K11在被吸引的状态中还断开行驶单元12的车载逻辑电路40的输入端39。亦即如果接触器K10，K11之一不断开，则输入端39保持断开。
为了给导流轨16供给需要的三相电，供电接触导线18，20和22分别通过两个在输出端侧串联的接触器K1M和K2M与未详细示出的家用设备的电源42连接。
在图1中下部左侧示出防止发生故障的可编程逻辑控制器(SPS)44。该可编程逻辑控制器通过第一输出端46分别并联地在输入端侧操控接触器K1和K2。此外，SPS 44通过第二输出端48同样并联地操控接触器K1M和K2M。
在输入端侧在SPS 44上连接有与接触器K1和K2的常开触点连接的反馈导线50、与接触器K1M和K2M的常开触点连接的反馈导线52以及来自紧急停止按键54的导线56。
最后，在图1中在当前的实施例中还示出两个固定布置的、亦即不由行驶单元12携带的监控电路58和60，该监控电路分别基本上包括接触器K3和K4，其在输入端侧与供电接触导线22以及安全接触导线24连接。在输出端侧，接触器K3和K4关闭反馈导线62和64，该反馈导线同样连接在防止发生故障的SPS 44上。
输送设备10以如下方式工作:
在正常运行时，SPS 44通过接触器K1M和K2M将导流轨16的供电接触导线18，20和22连接到家用设备的电源42上。在此也操控接触器K1和K2，因此供电接触导线18与安全接触导线24连接，由此，安全接触导线24由于不同的相L1，L2和L3相对于引导相L3的供电接触导线22的相移而具有电压。
这个在供电接触导线22与安全接触导线24之间的电压由安全滑动触点32和34接收并转送到接触器K10和K11，从而其接通，由此一方面行驶单元12的车载逻辑电路40以信号表示正常运行，并且另一方面变频器36通过STO输入端38启动。
借助于供电滑动触点26，28和30随后使得行驶单元12的三相交流电动机14相应于行驶单元12的要求的运动需求来运行。
在紧急情况下——其中例如操作者操纵紧急停止按键54——防止发生故障的SPS44首先用于，使得接触器K1和K2断开，由此，安全接触导线24与相L1分离。
由此，安全接触导线24相对于供电接触导线22被切换为无电压的，由此，接触器K10，K11在行驶单元12上断开。其锁止变频器36的STO输入端38，该输入端断开三相交流电动机14。额外地或另选地可以在此也致动自激活的制动装置，该制动装置机械地锁死行驶单元12的运动。以这种方式可靠地阻止行驶单元12在紧急停止情况下的危险的自身运动。当行驶单元具有用于驱动另外携带的部件(例如集成在行驶单元中的提升输送装置)的驱动装置时，这些驱动装置也停止工作，从而阻止行驶单元的所有带来危险的运动。
此外，行驶单元12的车载逻辑电路40根据输入端39被关闭的事实识别出紧急停止情况，并将该紧急停止情况例如通过CAN总线报告给防止发生故障的SPS 44。
如果安全接触导线24在紧急停止情况结束之后重新与供电导线18连接并因此又引导电压，则还可以在车载逻辑电路40中设置为，行驶单元12的开动只有在从上一级的中央控制器方面的应答或手动在行驶单元12上才能实现。
SPS 44通过监控电路58和60识别出，安全接触导线24是否在紧急停止情况下也实际上是无电压的。这是因为布置在监控电路中的接触器K3和K4在安全接触导线24被切换为无电压时也断开。相应地，反馈导线62和64被断开。如果例如由于安全接触导线24与供电接触导线18的短路而不是上述情况，则SPS 44通过接触器K1M和K2M将整体的导流轨16与家用设备的电源42分开。
以这种方式，供电接触导线22必然不再携带电压，从而接触器K10和K11在行驶单元12上断开并锁死运动。
概括来说，也就是在安全装置的部分之一上出现故障时才进行紧急停止。
作为另外的或另选的对安全接触导线24的无电压情况的监控，SPS 44可以分析下面的事实，即在发生故障时可能会缺少来自车载逻辑电路40的报告，该报告以信号表示紧急停止情况。
因为用于将供电导线18与安全接触导线24连接的接触器K1和K2和固定布置的监控电路58和60都可以多次地沿导流轨16布置，因此安全接触导线24可以设计为分段地电隔离，从而紧急停止可以也仅对于沿输送路段的单个部段激活。仅在出现更大问题时才必须将越过多个部段的连续的供电导线18，20和22整体上与电源42分开。
尽管在示出的实施例中示出仅一个单独的行驶单元12，然而对于本领域技术人员来说可以容易地看出，所述安全装置可以扩展到多个行驶单元12上，所述多个行驶单元沿输送路段15耦合于导流轨16。
作为关于所示出的三相交流电馈电的输送设备10的另选方案，根据本发明的安全装置也可以用于1相电源。在此仅需要两个供电接触导线用于相L和零线N，以及需要通过相应的接触器与相L连接的安全接触导线。

Claims (16)

1.一种输送设备(10)，具有：
a)能沿输送路段(15)移动的至少一个行驶单元(12)，所述至少一个行驶单元包括携带的电负载(14，36)，和
b)沿输送路段(15)布置的导流轨(16)，该导流轨包括至少一个供电接触导线(18，20，22)，通过该至少一个供电接触导线为行驶单元(12)供电，
其特征在于，
c)设有安全装置，该安全装置包括：
-安全接触导线(24)，该安全接触导线在正常运行时是带电压的，
-第一安全电路(K1，K2)，该第一安全电路在需要的情况下将安全接触导线(24)切换为无电压的，
-监控部件(58，60；40)，该监控部件监控安全接触导线(24)是否是无电压的，和
-第二安全电路(K1M，K2M)，该第二安全电路在以下情况下将至少一个供电接触导线(18，20，22)切换为无电压的，即监控部件(58，60；40)识别出尽管第一安全电路(K1，K2)本该将安全接触导线(24)切换为无电压的但安全接触导线(24)不是无电压的，
d)其特征还在于，行驶单元(12)携带：
-监控电路(32，34，K10，K11)，该监控电路识别出，不再有电压施加在安全接触导线(24)上，和
-停止装置(36，38)，该停止装置据此断开行驶单元(12)的电负载(36，14)和/或阻止行驶单元(12)的运动。
2.根据权利要求1所述的输送设备，其特征在于，所述安全接触导线(24)为正好一个。
3.根据权利要求1所述的输送设备，其特征在于，所述电负载(36，14)是电驱动装置，借助于该电驱动装置能实现由行驶单元(12)执行的运动。
4.根据权利要求3所述的输送设备，其特征在于，借助于该电驱动装置能使行驶单元(12)沿输送路段(15)移动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，监控部件(58，60；40)包括至少一个在行驶单元外部固定布置的监控电路(58，60)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，监控部件(58，60；40)包括由行驶单元携带的报告电路(40)，该报告电路在安全接触导线(24)上不再施加有电压时至少间接地发出报告，由此，如果第一安全电路(K1，K2)本该将安全接触导线(24)切换为无电压的，则在缺少报告时识别出所述安全接触导线(24)不是无电压的。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，第一安全电路(K1，K2)包括两个在输出端侧串联的、可控制的开关(K1，K2)，这两个开关在正常运行时将安全接触导线(24)与至少一个供电接触导线(18)连接。
8.根据权利要求7所述的输送设备，其特征在于，第一安全电路(K1，K2)的所述开关是接触器。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，第二安全电路(K1M，K2M)包括两个在输出端侧串联的，可控制的开关(K1M，K2M)，这两个开关在正常运行时将至少一个供电接触导线(18，20，22)与电源(42)连接。
10.根据权利要求9所述的输送设备，其特征在于，第二安全电路(K1M，K2M)的所述开关是接触器。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，行驶单元(12)的停止装置(36，38)包括两个在输出端侧串联的、可控制的开关(K10，K11)，这两个开关在正常运行时闭合行驶单元(12)的锁定输入端(38)。
12.根据权利要求11所述的输送设备，其特征在于，停止装置(36，38)的所述开关是接触器。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，电负载(14，36)利用三相交流电(L1，L2，L3)工作，导流轨(16)包括三个供电接触导线(18，20，22)，这三个供电接触导线引导三相交流电的三相(L1，L2，L3)，安全接触导线(24)在正常运行时相对于至少一个所述供电接触导线(22)是带电压的。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，安全装置包括触发开关(54)，通过该触发开关激活对于安全功能的需求。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，安全装置的部分在防止发生故障的可编程逻辑控制器(44)中实现。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的输送设备，其特征在于，安全接触导线(24)沿输送路段(15)被分成多个部段，所述多个部段小于供电接触导线(18，20，22)的部段。
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