CN108694763B - 安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全装置(1)，该安全装置具有安全开关(2)和相对于该安全开关可运动地布置的操作器(3)。在操作器(3)中布置有应答器(5)，并且在安全开关(2)中布置有读取单元(4)。操作器(3)的关闭位置通过以下方式来控制，即在读取单元(4)中感测应答器(5)的应答器信号。安全开关(2)具有封锁元件(6)，该封锁元件具有影响元件(12)。操作器(3)具有与应答器(5)耦合的传感器(11)。在操作器(3)的关闭位置中，封锁元件(12)可以被导入到操作器(3)的接收部(7)中。由此引起操作器(3)的封锁。这种封锁通过以下方式来控制，即仅在封锁元件(6)导入到接收部(7)中的情况下，影响元件(12)处于传感器(11)的影响区域中。该传感器生成传感器信号，借助于该传感器信号改变由应答器(5)发送的应答器信号。经改变的应答器信号在读取单元(4)中被感测。

Description

安全装置
技术领域
本发明涉及一种安全装置。
背景技术
这种安全装置包括安全开关和相对于安全开关可运动地布置的操作器。如此构造的安全装置一般使用在安全技术领域中。用于在安全技术领域中的这种使用方案的示例是通向危险区域的入口保险装置，其中，该入口可以以防护门来封锁。在该情况下，操作器典型地布置在防护门上，而安全开关布置在限界该入口的框架结构上。
已知的安全开关具有RFID系统，该RFID系统具有集成在操作器中的应答器和集成在安全开关中的读取单元。通过该RFID系统可以控制防护门的关闭位置。只有当门处于关闭位置中时，操作器中的应答器才在空间上如此配属于安全开关中的读取单元，使得应答器的应答器信号被读取单元接收。
此外，通过安全装置可以将防护门固定在它的关闭位置中。为此，安全开关典型地具有呈封锁栓形式的封锁元件，当防护门处于关闭位置中时，该封锁栓可以移入到操作器中的接收部、尤其是缺口中，由此引起防护门的封锁。
这种安全装置中的问题可能在于，操作器可以这样被引入到一位置中，使得虽然RFID系统仍用信号来表明防护门的关闭位置，但是封锁栓还是从操作器的接收部中脱出。那么安全开关报告防护门的封锁状态，虽然这与真实情况不相符。
发明内容
本发明基于以下任务，即提供一种开头所提到类型的安全装置，该安全装置在小的结构耗费的情况下具有高的功能安全性。
为了解决该任务设置按照本发明技术方案的特征。有利的实施方式和适宜的扩展方案在后续说明中描述。
本发明涉及一种安全装置，该安全装置具有安全开关和相对于该安全开关可运动地布置的操作器。在操作器中布置有应答器，并且在安全开关中布置有读取单元。操作器的关闭位置通过以下方式来控制，即在读取单元中感测到应答器的应答器信号。安全开关具有封锁元件，该封锁元件具有影响元件。操作器具有与应答器耦合的传感器。在操作器处于关闭位置中时，封锁元件可以被导入到操作器的接收部中。由此引起操作器的封锁。这种封锁通过以下方式来控制，即只有在封锁元件被导入到接收部中的情况下，影响元件才处于传感器的影响区域中。该传感器生成传感器信号，借助于该传感器信号改变由应答器发送的应答器信号。经改变的应答器信号在读取单元中被感测。
根据本发明的安全装置具有高的功能安全性。通过集成在安全开关中的读取单元和集成在操作器中的应答器可以监控，操作器是否处于其关闭位置中，因为在该关闭位置中应答器的应答器信号被读取单元接收和读取。此外，借助安全装置这样实现封锁，即当操作器处于关闭位置中时安全开关的封锁元件被导入到操作器的接收部中。
根据本发明，这种封锁借助集成在封锁元件中的影响元件和集成在操作器中传感器来控制和监控，由此安全装置针对操作是可靠的。如果通过传感器记录到不存在封锁，那么安全开关可以生成相应的输出信号，使得避免不可靠的、带来危险的状态。
本发明的重要优点在于，传感器与应答器如此耦合，使得传感器以标志性方式影响应答器信号。由此，RFID系统不仅可以被用于控制操作器的关闭位置。更确切地说，该RFID系统可以被一同用于监控封锁，由此可以使用于监控封锁的耗费保持得小。
本发明的重要优点在于，传感器和影响元件形成无接触地工作的单元，使得该单元无磨损地工作。
在此尤其有利地，传感器如此构造在操作器中，使得要么该传感器不需要电压供给，要么电压供给可以通过应答器的应答器振荡回路进行。此外有利地，影响元件是无源元件，这样使得该影响元件不需要电接头。因此，取消从安全开关通向安置在相对于安全开关可运动的封锁元件中的影响元件的耗费的电输入线路。
因此，安全装置具有非常紧凑和稳固的构造。
特别有利地，应答器具有至少一个应答器芯片和应答器线圈作为应答器振荡回路的组成部分。通过应答器生成经编码的应答器信号。
根据第一变型方案，传感器是应答器振荡回路的组成部分。通过引入到传感器的影响区域中的影响元件来改变应答器振荡回路的谐振频率。
用于监控封锁的传感器的作用原理是这样的：当封锁元件没有被导入到操作器的接收部中时，读取单元在第一载波频率上接收应答器的应答器信号。当封锁元件被导入到操作器的接收部中并且应答器振荡回路的谐振频率由于影响元件而改变时，应答器的读取单元在第二载波频率上接收应答器的应答器信号。
通过应答器振荡回路的如此所引起的影响，可以简单并且可靠地监控操作器的封锁。
在该情况下，传感器可以由线圈形成，并且封锁元件的影响元件由磁性材料形成。
线圈例如可以具有铁氧体磁芯，当封锁元件被导入到接收部中并且由此在线圈的影响区域中时，该铁氧体磁芯通过由磁性材料组成的影响元件来饱和。
因此，线圈形成非常简单的传感器，该传感器不需要自身的电压供给。影响元件可以通过以下方式简单地形成：封锁元件本身由磁性材料组成或相应的磁性材料布置在封锁元件中。在每种情况下，影响元件形成无源元件，这样使得对于该影响元件不必设置电接头。
替代地，传感器可以由电容器形成。在该情况下，影响元件由介电材料组成，当影响元件处于传感器的影响区域中时，该介电材料改变电容器的电容量。
根据第二变型方案，应答器具有带有逻辑单元的应答器芯片。传感器连接到应答器芯片的输入端上。在传感器受影响元件影响的情况下，该传感器生成传感器信号，借助于该传感器信号在应答器芯片中进行编码的转换，所述编码通过应答器传递至读取单元。
通过区分由应答器所发送的编码，可以在读取单元中简单并且可靠地确定，是否存在封锁。
特别有利地，传感器生成二进制输出信号，该输出信号被供应给应答器。取决于影响元件是否在传感器的影响区域中，该传感器的输出信号呈现限定的开关状态，根据该开关状态在应答器芯片中进行相应编码的选择。
特别有利地，传感器是接近开关。传感器原则上可以构造为光学式或电容式接近开关并且有利地构造为感应式接近开关。所配属的影响元件具有与此相应的材料特性，使得接近开关在接近或远离影响元件时以限定的方式改变该接近开关的输出信号。
根据第三变型方案，应答器具有两个应答器芯片，这两个应答器芯片分别与传感器连接，其中，在应答器芯片中存储不同的编码。如果封锁元件的影响元件布置在传感器的影响区域外部，则借助于传感器选择第一应答器芯片，从而该第一应答器芯片的编码作为应答器信号被传递至读取单元。如果封锁元件的影响元件布置在传感器的影响区域中，则借助于传感器选择第二应答器芯片，从而该第二应答器芯片的编码作为应答器信号被传递至读取单元。
有利地，在该情况下，传感器是开关元件，该开关元件生成二进制开关信号，其中，根据开关信号的开关状态选择所述应答器芯片中的一个应答器芯片。
该开关元件例如可以由簧片触点形成。在该情况下，所配属的影响元件由磁体形成。在此有利地，簧片触点不需要电压供给。替代地，开关元件可以由电容式MEMS传感器或由霍尔传感器形成。电压供给分别通过应答器振荡回路进行。
附图说明
下面根据附图阐释本发明。附图示出：
图1：根据本发明的安全装置的第一实施例。
图2：根据本发明的安全装置的第二实施例。
图3：根据本发明的安全装置的第三实施例。
具体实施方式
图1至3示出根据本发明的安全装置1的不同实施方式，该安全装置具有安全开关2和相对于安全开关2可运动的操作器3。
通过该安全装置1例如实现作为通向危险区域的入口的防护门的保险。操作器3可以布置在防护门上，安全开关2可以布置在限界门开口的框架上。
通过安全装置1一方面控制防护门的关闭位置，其中，当操作器3在相应的关闭位置中处于安全开关2上时，则防护门处于其关闭位置中。此外，通过安全装置1引起防护门在该防护门的关闭位置中的封锁。
根据图1至3的实施例示出处于其关闭位置中的操作器3，在该关闭位置中操作器3与安全开关2相对置。该关闭位置通过RFID系统来监控，该RFID系统通常具有布置在安全开关2中的读取单元4和布置在操作器3中的应答器5。
安全开关2具有呈封锁栓形式的封锁元件6。与此相对应地，操作器3具有呈缺口形式的接收部7。封锁元件6可以借助于未示出的驱动装置沿安全开关2的轴向方向在释放位置与闭锁位置之间移动。在释放位置中，封锁元件6完全移入到安全开关2中。如图1至3中所示出的，如果操作器3处于其关闭位置中，那么封锁元件6可以移出到闭锁位置中，从而使封锁元件6导入到操作器3的接收部7中，由此引起封锁。
RFID系统的读取单元4在安全开关2的面向操作器3的端面的区域中具有读取线圈8。读取线圈8连接到作为读取单元4的其他组成部分的、未示出的分析处理单元上。
根据图1的操作器3的应答器5具有应答器芯片9和应答器线圈10，该应答器线圈是应答器振荡回路的组成部分。此外，应答器振荡回路具有未示出的电容器。应答器线圈10处于操作器3的面向安全开关2的端侧的区域中。
在操作器3的关闭位置中，该操作器与安全开关2相对置。因此，安全开关2的读取单元4可以接收应答器5的经编码的应答器信号，由此识别操作器3的关闭位置。
根据本发明，在应答器振荡回路中设置有传感器11，通过该传感器可以监控由封锁元件6所引起的封锁。该传感器11配属有封锁元件6中的影响元件12。传感器11和影响元件12形成无接触地工作的单元。
在根据图1的实施方式中，传感器11由优选具有铁氧体磁芯的线圈形成。构造为线圈的传感器11不需要电压供给。影响元件12由磁性材料形成。在此，影响元件12可以是封锁元件6的组成部分或作为单独的元件集成在封锁元件6中。在每种情况下，该影响元件12不需要电接头，也就是说不必使线路从固定的安全开关2引到可运动的封锁元件6。
如果具有影响元件12的封锁元件6处于其释放位置中，那么影响元件12处于传感器11的影响区域之外，使得应答器振荡回路的谐振频率不受该传感器影响。在该情况下，读取单元4在第一载波频率上接收应答器5的信号，其中，这些信号包含通过应答器芯片9预先给定的编码。
如果现在封锁元件6移入到其闭锁位置中，则封锁元件6处于操作器3的接收部7中。由此影响元件12处于传感器11、即线圈的影响区域中。线圈的铁氧体磁芯通过影响元件12的磁性材料来饱和，由此改变应答器振荡回路的谐振频率。这导致，读取单元4在第一载波频率上不再识别应答器信号。因此，读取单元4转换到适配于改变的谐振频率的其他载波频率上，并且然后可以识别应答器5的应答器信号。通过这种转换可靠地识别和监控通过封锁元件6所实现的封锁。
替代地，传感器11也可以由电容器组成，因为借助该电容器也可以改变应答器振荡回路的谐振频率。那么影响元件12由介电的或金属导电的材料组成。
图2示出根据本发明的安全装置1的第二实施例。该安全装置1与根据图1的实施方式仅在传感器11的构造和该传感器到应答器5上的连接方面有区别。
在根据图2的实施例中，应答器芯片9相对于图1的实施方式具有逻辑单元13。原则上，应答器芯片9此时可以由微处理器或类似物形成。在当前情况下，传感器11构造为二进制开关传感器11、尤其构造为接近开关，其中，特别有利地使用感应式接近开关。与此适配地，影响元件12由与接近开关对应的金属材料组成。传感器11通过输入线路14连接到应答器芯片9的输入端15上。原则上，也可以使用电容式或光学式接近开关。
如果封锁元件6处于释放位置中，则影响元件12在接近开关的影响区域外部，以至于该接近开关的输出信号呈现第一开关状态。然后应答器芯片9产生第一编码，该第一编码借助于应答器线圈10作为应答器信号传递到读取单元4上。如果封锁元件6移入到关闭位置中，则影响元件12处于传感器11、即接近开关的影响区域中，以至于传感器11的开关状态改变。该开关状态改变通过输入端15读入到应答器芯片9中，由此该应答器芯片使通过应答器线圈10发送到读取单元4上的编码改变、即转换。该编码转换在读取单元4中被识别，由此可靠地识别和监控到封锁。
图3示出根据本发明的安全装置1的第三实施例。该安全装置1与根据图1的实施方式也仅在传感器11的构造和该传感器到应答器5上的连接方面有区别。
在图3的实施方式中，传感器11是开关元件，其中，在当前情况下使用簧片触点。原则上，传感器11也可以由霍尔传感器或MEMS传感器形成。
适配于呈簧片触点形式的传感器11的构造地，影响元件12由磁体组成。
在当前情况下，应答器5具有两个应答器芯片9a、9b，其中，通过第一应答器芯片9a可以预先给定第一编码并且通过第二应答器芯片9b预先给定第二编码用于传递经编码的应答器信号。传感器11接合到应答器振荡回路中并且连接到这两个应答器芯片9a、9b上。
如果封锁元件6处于其释放位置中，则影响元件12在形成传感器11的簧片触点的影响区域外部。那么簧片触点激活第一应答器芯片9a，使得该第一应答器芯片的编码对应答器信号进行编码，然后该应答器信号被记录在读取单元4中。如果封锁元件6处于其关闭位置中，则影响元件12在簧片触点的影响区域中，使得该簧片触点的开关信号改变，由此现在第二应答器芯片9b被激活，使得该第二应答器芯片的编码对应答器信号进行编码，然后应答器信号被记录在读取单元4中。通过这种编码转换可以可靠地感测和监控封锁。
附图标记列表
(1) 安全装置
(2) 安全开关
(3) 操作器
(4) 读取单元
(5) 应答器
(6) 封锁元件
(7) 接收部
(8) 读取线圈
(9) 应答器芯片
(9a) 第一应答器芯片
(9b) 第二应答器芯片
(10) 应答器线圈
(11) 传感器
(12) 影响元件
(13) 逻辑单元
(14) 输入线路
(15) 输入端

Claims (16)

1.安全装置(1)，所述安全装置具有安全开关(2)和相对于该安全开关能运动地布置的操作器(3)，其中，在所述操作器(3)中布置有应答器(5)，并且在所述安全开关(2)中布置有读取单元(4)，其中，所述操作器(3)的关闭位置通过以下方式来控制，即在所述读取单元(4)中感测所述应答器(5)的应答器信号，其特征在于，所述安全开关(2)具有封锁元件(6)，该封锁元件具有影响元件(12)，并且所述操作器(3)具有与所述应答器(5)耦合的传感器(11)，在所述操作器(3)处于所述关闭位置中时，所述封锁元件(6)能够被导入到所述操作器(3)的接收部(7)中，由此引起所述操作器(3)的封锁，并且该封锁通过以下方式来控制，即仅在封锁元件(6)导入到所述接收部(7)中的情况下所述影响元件(12)才处于所述传感器(11)的影响区域中，从而该传感器生成传感器信号，借助于该传感器信号改变由所述应答器(5)发送的应答器信号，其中，经改变的应答器信号在所述读取单元(4)中被感测。
2.根据权利要求1所述的安全装置(1)，其特征在于，所述应答器(5)具有至少一个应答器芯片(9)和应答器线圈(10)作为应答器振荡回路的组成部分，其中，通过所述应答器(5)生成经编码的应答器信号。
3.根据权利要求2所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)是所述应答器振荡回路的组成部分，其中，通过引入到所述传感器(11)的所述影响区域中的所述影响元件(12)改变所述应答器振荡回路的谐振频率。
4.根据权利要求3所述的安全装置(1)，其特征在于，当所述封锁元件(6)没有被导入到所述操作器(3)的所述接收部(7)中时，所述读取单元(4)在第一载波频率上接收所述应答器(5)的应答器信号，并且，当所述封锁元件(6)被导入到所述操作器(3)的接收部(7)中并且所述应答器振荡回路的谐振频率由于所述影响元件(12)而改变时，所述应答器(5)的所述读取单元(4)在第二载波频率上接收所述应答器(5)的应答器信号。
5.根据权利要求4所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)由线圈形成，并且所述封锁元件(6)的所述影响元件(12)由磁性材料形成。
6.根据权利要求5所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)由电容器形成。
7.根据权利要求2所述的安全装置(1)，其特征在于，所述应答器(5)具有应答器芯片(9)，该应答器芯片具有逻辑单元(13)，并且所述传感器(11)连接到所述应答器芯片(9)的输入端(15)上，其中，在所述传感器(11)受所述影响元件(12)影响的情况下，该传感器生成传感器信号，借助于该传感器信号在所述应答器芯片(9)中进行编码的转换，所述编码通过所述应答器(5)传递至所述读取单元(4)。
8.根据权利要求7所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)是接近开关。
9.根据权利要求2所述的安全装置(1)，其特征在于，所述应答器(5)具有两个应答器芯片，所述两个应答器芯片为第一应答器芯片(9a)和第二应答器芯片(9b)并且分别与所述传感器(11)连接，其中，在所述应答器芯片(9a、9b)中存储不同的编码，并且，如果所述封锁元件(6)的所述影响元件(12)布置在所述传感器(11)的所述影响区域外部，则借助于所述传感器(11)选择第一应答器芯片(9a)，从而所述第一应答器芯片的编码作为应答器信号被传递至所述读取单元(4)，并且，如果所述封锁元件(6)的所述影响元件(12)布置在所述传感器(11)的所述影响区域中，则借助于所述传感器(11)选择所述第二应答器芯片(9b)，从而所述第二应答器芯片的编码作为应答器信号被传递至所述读取单元(4)。
10.根据权利要求9所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)是开关元件，该开关元件生成二进制开关信号，其中，根据所述开关信号的开关状态选择所述应答器芯片(9a、9b)中的一个应答器芯片。
11.根据权利要求10所述的安全装置(1)，其特征在于，所述开关元件是簧片触点、MEMS开关或霍尔传感器。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的安全装置(1)，其特征在于，所述传感器(11)和所述影响元件(12)形成无接触地工作的单元。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的安全装置(1)，其特征在于，所述影响元件(12)是没有电接头的无源元件。
14.根据权利要求12所述的安全装置(1)，其特征在于，所述影响元件(12)是没有电接头的无源元件。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的安全装置(1)，其特征在于，所述封锁元件(6)布置成借助于驱动装置能在所述安全开关(2)中移动。
16.根据权利要求12所述的安全装置(1)，其特征在于，所述封锁元件(6)布置成借助于驱动装置能在所述安全开关(2)中移动。
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