CN111247614A - 用于对工业机械或设施的出入口进行控制的安全开关 - Google Patents

用于对工业机械或设施的出入口进行控制的安全开关 Download PDF

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Abstract

一种用于对工业机械或设施的出入口进行控制的安全开关包括：开关设备(2)，与待控制的出入口(B)的固定部分(F)相关联并且具有可操作地连接到设施的一个或多个控制和/或服务电路以对设施进行控制的开关装置；致动器设备(3)，与出入口(B)的活动部分(P)相关联，以在出入口的打开/关闭时与开关装置相互作用以开启/关闭电路中的一个或多个并从被移除的状况转为被插入的状况；锁定/解锁装置，容纳在开关设备(2)中并且适于在开关设备(2)与致动器设备(3)的相互作用之后将致动器设备(3)锁定在开关设备(2)上；电子控制单元(5)，包括具有第一入口(IN1)和第一出口(OUT1)的第一通信通道(6)和具有第二入口(IN2)和第二出口(OUT1)得到第二通信通道(7)，第一通信通道(6)和第二通信通道(7)适于根据相应致动器设备(3)的状态来接收和发送与出入口(B)的锁定和打开状况有关的信息；其中，第一出口(OUT1)和第二出口(OUT2)是安全类型的并且适于在检测到致动器设备(3)的被移除/被插入和/或被锁定的状况之后改变第一出口(OUT1)和第二出口(OUT2)的状态；其中，电子控制单元(5)适于在分别检测到致动器设备(3)的第一状况和第二状况时改变第一出口(OUT1)和第二出口(OUT2)的状态，其中第一状况和第二状况彼此不同。

Description

用于对工业机械或设施的出入口进行控制的安全开关
技术领域
本申请在工业用电气设施领域中得到应用，并且特别地，本申请的目的是被设计为用于对机械或工业设施的出入口进行控制的安全开关。
背景技术
众所周知，被设计为用于对机械或工业设施的出入口进行控制的开关(例如，保护面板、障碍物、安全周界)包括适合于锚固至出入口的固定部分的开关设备和适合于锚固至活动部分的致动器设备。
以已知的方式，在活动部分闭合时，在开关设备和致动器设备之间产生相互作用，从而使得能够启用机械或设施，除非存在需要操作者特殊干预的状况。
相反，出入口的打开以及随后致动器设备从开关设备上的移开导致机械或设施的立即或定时停止，以便允许在安全状态下对其进行操作。
这些开关要求更高的安全性，当一台或多台机械仍在活动时，与不安全进入设施相关的风险就更大。
在本申请人的名下的WO2015/083143和WO2015/155744中描述了这种开关的一些示例。
开关的安全度还取决于电子电路的结构，该电子电路控制其通信通道并管理输入和输出端口的开关状态，以便根据开关的打开或关闭状态或通道的未锁定但处于关闭的状态来发送适当的信号。
特别是，在具有较高安全等级的开关中，存在两个通信通道，这两个通信通道同时具有安全类型的输入和输出，其中，在释放致动器并将其抽出或随后处于仅解锁状态之后，根据操作模式，同时激活或去激活安全输出，以在即使出入口中仅有一个被解锁和/或打开时就中断整条生产线。
但是，这种安全的操作模式在单通道管理就足够的低技术加工生产线(例如最常见的机电木工生产线)中不是必需的。
实际上，在这些情况下，在不影响线路的整体安全性的情况下，仅停止系统的与特定的未锁定和/或打开的出入口相关的部分就足够了。
而且，对于这些类型的线路，采用安全度高的开关可能不经济。
此外，在这些线路中应用这些开关以代替通常使用的开关将要求整个线路的重新布线，这会增加与更大的工作量和更高的成本有关的开销，而这并非总是合理的。
发明内容
本申请的目的是通过提供一种安全开关来克服上述缺点，该安全开关用于控制工业机械或设施的出入口，该安全开关的特征在于高效率和相对经济性。
一个特定的目的是提供一种用于控制机械或工业设施的出入口的安全开关，该安全开关允许不同地管理多个致动器，以便以独特的方式管理设施的各个活动部件的关机和重启。
另一个目的是提供一种用于控制机械或工业设施的出入口的安全开关，该安全开关允许与同一条线路相关联的多个致动器的区别检测以及插入/提取和锁定/解锁的不同状态的检测。
另一个目的是提供一种用于控制机械或工业设施的出入口的安全开关，该安全开关甚至可以以经济的方式应用于具有相对较低的安全水平的设施，从而允许增加其安全程度。
这些以及随后将变得更清楚的其他目的通过根据所附权利要求的用于控制机械或工业设施的出入口的安全开关来实现，该安全开关包括：开关设备，开关设备适于与待控制的出入口的固定部分相关联的并具有适于操作性地连接至设施的一个或多个控制和/或服务电路以控制它们的开关装装置；致动器设备，致动器设备可与出入口的活动部分相关联以在打开/关闭出入口时与所述开关装置相互作用以打开/关闭一个或多个电路并从移除状况转变为插入状况，反之亦然：锁定/解锁设备，锁定/解锁设备位于所述开关设备中并适于相对于所述开关锁定/解锁所述致动器设备；电子控制单元，电子控制单元包括具有第一输入和第一输出的第一通信通道以及具有第二输入和第二输出的第二通信通道，所述通道适于根据相应的致动器设备的状态来接收和发送与出入口的锁定和打开状况有关的信息，其中所述第一和第二输出是安全类型的并且适于当检测到所述致动器设备的所述移除/插入和/或锁定/解锁状况时改变其状态。
此外，所述控制单元适于在分别检测到所述致动器设备的第一和第二状况时改变所述第一和第二输出的状态，其中，所述第一和所述第二状况彼此不同。
由于这些特征的组合，将有可能以区别的方式管理致动器设备和相关的出入口，并且例如在致动器设备解锁的情况下，能够停止设施的相关部分，但不会中断设施的与其他出入口相关的其他部分。
而且，控制单元的结构将基本上是双单通道结构，其在误差控制中保持冗余，并且在任何情况下都允许甚至将开关应用于具有单通道结构的传统控制电路，而无需对整条线路进行重新布线。
根据从属权利要求获得本申请的有利实施例。
附图说明
根据对根据本申请的安全开关的优选但非排他性实施例的详细描述，本申请的其他特征和优点将变得更加明显，所述安全开关借助于附图作为非限制性示例示出，其中：
图1是处于优选实施方式中并且处于第一组装模式以用于固定至具有铰接开口的出入口的开关的立体图；
图2是根据本申请的开关的控制单元的逻辑方案；
图3是根据本申请的开关的工作图；
图4是根据本申请的两个开关的串联连接的逻辑方案，其适于控制同一工业设施的两个不同的出入口。
具体实施方式
参考附图，示出了用于控制机械或工业设施的出入口的安全开关的优选但非排他的实施例，该安全开关被设计成优选地但非排他性地用于栅栏式或移动板式防护设施以防止不安全地进入的机械或工业设施。在运行期间将其运送到机械或设施。
以已知的方式，该开关将被设计成在防护设施的出入口处被应用于防护设施，以便在打开用于该出入口的门或关闭面板的情况下或在请求打开此类出入口的情况下以基本上立即或定时的方式中断机械或设施的操作。
图1示出了总体上用1表示的开关，该开关应用于防护设施B的出入口，防护设施B设置有从左侧打开的门P。但是，应当理解，该开关也可以应用于从右侧打开的门，或应用于滑动门或具有其他类型开口的门，本申请对此没有特别限制。
对于这种类型的设施，开关1通常包括开关设备2，开关设备2固定在防护设施B的固定框架F上，并以已知的方式连接到一个或多个用于供电和/或用于控制主电路和/或服务和紧急电路的电气和/或电子电路(未显示)。
将开关设备2连接到这些电路的方法是已知类型的，并且不构成本申请的一部分，因此在下文中将不对其进行详细描述。
代替地，致动器设备3被安装在防护设施B的活动部分P上，并且适于根据在出入口打开或关闭时与开关设备2相互作用以根据这类安全开关的典型方法确定一个或多个电路的断开或闭合。
开关设备2包括壳体4，壳体4适于在要监视的出入口处锚固到防护设施B的固定部分，并且在壳体4中容纳用于控制机械或设施的一个或多个控制和/或服务电路的开关装置。
开关装置(由于它们位于壳体4内而在图中看不见)可以选自该领域中通常使用的那些装置，并且还可以根据开关的功能而变化，而没有特别的限制。
在壳体4内还将有一种已知类型的致动装置，该致动装置适于在开关设备2和致动器设备3之间相互作用时并且在这种情况下根据已知技术在出入口的打开/关闭时与开关装置相互作用以开启/关闭机械或设施的一个或多个电路。
在所示的实施例中，开关是电子致动类型的，即，在两个开关和致动器设备之间设有远程通信系统，该远程通信系统可以优选但非排他的方式设置有根据该领域中的已知模式配置的标签(tag)/RFID(射频识别)通信装置。
例如，开关设备2可以容纳接收器，例如RFID天线，该接收器被插入壳体4内并且被设计为当致动器设备3处于可由开关设备2检测到的最小距离时接收由容纳在接收器中的发送器或应答器发送的远程控制信号或存在信号。
特别地，应答器将设置有识别码的标签，该识别码应被接收器识别以便允许机械或系统启动。
对代码的识别可能是单一的，也可能是通用的，具体取决于用户是否要使用较高或较低的编码级别进行切换。
然而，根据未示出的替代实施例，开关1也可以通过键致动器机械地或机电地操作。
不管采用哪种配置，致动器设备3被设计成在出入口打开或关闭时通过致动装置与开关装置相互作用，以根据这种安全开关的典型方法确定一个或多个电路的开启或关闭。
开关设备2还容纳有不可见的锁定/解锁装置，该锁定/解锁装置将被配置成在出入口关闭之后在致动器设备3与开关设备2相互作用时将致动器设备3锁定到开关设备2上，并在发送适当的信息以允许出入口被打开后允许致动器设备3与开关设备2分开。
开关1还将设置有电子控制单元5，如图2所示，电子控制单元5具有第一通信通道6和第二通信通道7，第一通信通道6具有带第一输入IN1和第一输出OUT1，第二通信通道7具有第二输入IN2和第二输出OUT2。第一输入IN1、第二输入IN2、第一输出OUT1和第二输出OUT2均为电子的。
第一通信通道6和第二通信通道7将被设计成根据基于在输入端接收到的信号检测到的相应致动器设备3的状态接收和发送与出入口的锁定和打开的状况有关的信息。
第一输出OUT1和第二输出OUT2均为安全类型，并且将被设计为在检测到用于致动器设备3的特定移除/插入和/或锁定状况时改变它们的状态。
特别地，与现有技术不同，电子控制单元5将被设计为根据分别检测到的用于致动器设备3的彼此不同的第一状况和第二状况来改变第一输出OUT1和第二输出OUT2的状态。
举例来说，第一输出OUT1将在检测到致动器设备3的第一状况时改变其状态，在该第一状况下，致动器设备3被插入并相对于开关设备2被解锁。
继而，第二输出OUT2可以在检测到第二状况时改变其状态，在第二状况中，致动器设备3被插入但是相对于开关设备2被锁定。
以此方式，致动器设备3的解锁将不会导致第一输出OUT1和第二输出OUT2都被去激活(de-activated)，而仅其中的一个被去激活，在特定情况下，第一输出OUT1将保持激活以便允许下游机械的操作。
显然，两个通信通道6、7的操作逻辑可以相对于所描述内容进行颠倒，而不背离本申请的保护范围。
有利地，第一输入IN1和第二输入IN2都是安全输入，以保证较高的安全性。
此外，取决于偏好，通信通道6、7在常态下可以是激活的或在常态下是断电的。通常，实际上，控制单元5将配备有电磁铁(其本身未示出)，其将根据输入信号来激活/去激活锁定/解锁装置。
该输入信号可以是双重信号，即，可以提供两个不同的信号用于锁定和解锁(LOCK/UNLOCKED)，以提高安全等级。
此外，通信通道6、7将包括各自的管理逻辑单元8、9，管理逻辑单元8、9适于检测错误信号，并且将被设计为以与在最高级别的双通道电路中发生的情况基本相同的方式彼此通信，以允许对错误进行冗余控制，因此在检测到错误信号之后，无论哪个通道生成了错误信号，都会导致系统关闭。
根据另一个特别有利的方面，安全的第一输出OUT1和第二输出OUT2可以适于发送脉冲信号或由适合于唯一地识别相应的致动器设备3和/或发送进一步的可能信息(以非穷举方式例如，环境温度、电源电压、商品序列号、驱动器数量等)的一系列脉冲形成。
进而，电子控制单元5将包括解码电路，该解码电路适于接收来自串联连接的开关且适于识别致动器设备3的输出的一系列脉冲。
图3中的图示出了与在致动器设备3被断电的电磁锁定的情况下的操作有关的可能的操作模式。
从该图可以看出，在设施启动之前的阶段中，安全的第一输入IN1和第二输入IN2以及安全的第一输出OUT1和第二输出OUT2均关闭，然后在设施启动时激活第一输入IN1和第二输入IN2。
在通过对标签(TAG)的检测来检测关闭的出入口的状态之后，第二输出OUT2将被激活，因此第二输出OUT2将辨别出入口的关闭但未锁定的状况。
另一方面，只有在通过设置有电磁体的锁定/解锁装置将出入口锁住(锁定)之后，才激活第一输出OUT1。
第一输入IN1和第二输入IN2的任何去激活和随后的激活都将确定相应第一输出OUT1和第二输入OUT2的去激活和随后的激活。
电磁铁的激活(在这种情况下通常是断电的)将导致致动器设备3相对于开关设备2的解锁，并因此释放出入口。
辨别关闭和锁定的出入口状况的第一输出OUT1将被去激活，而第二输出OUT2将保持其激活状况，直到出入口被打开为止，在这种状况下，TAG不再被检测。
随后对出入口的关闭以及随后对TAG的检测，将激活第二输出OUT2，而由于在锁定的出入口的状况下锁定/解锁电磁体的返回所导致的随后对出入口的锁定也将产生对第一输出OUT1的激活。
显然，第一输出OUT1和第二输出OUT2的操作可以颠倒，就如电磁铁可以以与正常激励相反的方式操作，以在其断电后锁定出入口。
最后，图4示出了根据本申请的两个开关1、1'的连接，开关1、1'被设计成保护机械或工业设施的防护设施的两个不同的出入口，并且其中下游开关1'具有输入IN1和IN2，输入IN1和IN2与布置在上游的开关1的相应输出OUT1和OUT2串联。
根据本申请的开关可以进行多种修改和变化，所有这些修改和变化都在所附权利要求中表达的发明构思之内。在不脱离本申请的保护范围的情况下，所有细节可以由其他技术上等效的元件代替，并且材料可以根据要求而不同。

Claims (10)

1.一种用于对工业机械或设施的出入口进行控制的安全开关，包括：
开关设备(2)，适于与待控制的所述出入口(B)的固定部分(F)相关联并且具有开关装置，所述开关装置可操作地连接到所述设施的一个或多个控制和/或服务电路以对所述设施进行控制；
致动器设备(3)，与所述出入口(B)的活动部分(P)相关联，以在所述出入口的打开/关闭时与所述开关装置相互作用，以开启/关闭所述电路中的一个或多个并从被移除的状况转为被插入的状况；
锁定/解锁装置，容纳在所述开关设备(2)中并且适于在所述开关设备(2)与所述致动器设备(3)的相互作用之后将所述致动器设备(3)锁定在所述开关设备(2)上；
电子控制单元(5)，具有第一通信通道(6)和第二通信通道(7)，所述第一通信通道(6)具有第一入口(IN1)和第一出口(OUT1)，所述第二通信通道(7)具有第二入口(IN2)和第二出口(OUT1)，所述第一通信通道(6)和所述第二通信通道(7)适于根据相应致动器设备(3)的状态来接收和发送与所述出入口(B)的锁定和打开状况有关的信息；
其中，所述第一出口(OUT1)和所述第二出口(OUT2)是安全类型的，并且适于在检测到所述致动器设备(3)的被移除/被插入和/或被锁定的状况之后改变所述第一出口(OUT1)和所述第二出口(OUT2)的状态；
其中，所述电子控制单元(5)适于在分别检测到所述致动器设备(3)的第一状况和第二状况时改变所述第一出口(OUT1)和所述第二出口(OUT2)的状态，其中，所述第一状况和所述第二状况彼此不同。
2.根据权利要求1所述的安全开关，其特征在于，所述第一出口(OUT1)适于在检测到所述致动器设备(3)的第一状况之后改变所述第一出口(OUT1)的状态，在所述第一状况中，所述致动器设备(3)被插入并且相对于所述开关设备(2)被解锁。
3.根据权利要求2所述的安全开关，其特征在于，所述第二出口(OUT2)适于在检测到所述致动器设备(3)的第二状况之后改变所述第二出口(OUT2)的状态，在所述第二状况中，所述致动器设备(3)被插入并且相对于所述开关设备(2)被锁定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述第一入口(IN1)和所述第二入口(IN2)是安全入口。
5.根据前述权利要求中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述第一通信通道(6)和所述第二通信通道(7)在常态下是活跃的。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述第一通信通道(6)和所述第二通信通道(7)在常态下是断电的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述第一通信通道(6)和所述第二通信通道(7)包括各自的逻辑管理单元(8、9)，所述逻辑管理单元(8、9)用于检测错误并且以双通道方式彼此通信以检查错误。
8.根据前述权利要求中任一项所述的安全开关，其特征在于，所述安全出口(OUT1，OUT2)适于传输脉冲信号或脉冲序列，以唯一地识别相应的致动器设备(3)。
9.根据权利要求8所述的安全开关，其特征在于，所述电子控制单元(5)包括解码电路，所述解码电路适于从串联开关的适于识别其致动器设备(3)的出口接收一系列脉冲。
10.一种用于对机械或工业设施的出入口进行控制的开关组件，包括：根据前述权利要求中的一项或多项所述的多个开关(1、1')，所述多个开关(1、1')具有各自的入口(IN1，IN2)和出口(OUT1，OUT2)，其中所述多个开关(1、1')中的每个具有与布置在下游的开关的入口(IN1，IN2)串联连接的相应出口(OUT1，OUT2)。
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