DE102004049024B3

DE102004049024B3 - Positionsüberwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102004049024B3
Application number: DE102004049024A
Authority: DE
Inventors: Christoph Stratmann; Hermann Hoepken
Original assignee: SCHMERSAL K A HOLDING KG; KA Schmersal Holding GmbH and Co KG
Current assignee: SCHMERSAL K A HOLDING KG; KA Schmersal Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: EP1638206A2; JP2006090545A; EP1638206B1; US7520426B2; EP1638206A3; US20060071787A1; JP4406624B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen berührungslosen Positionsschalter zum Feststellen insbesondere der Schließstellung eines verschließenden Teils (1) gegenüber einem verschließbaren Teil (2) einer Zugangsschutzeinrichtung für eine Maschine oder maschinelle Anlage mit Gefahrpotential, mit einer von einer elektrischen Versorgungsquelle stromversorgten Sendeempfänger (5) an einem der Teile (1, 2) zum Aussenden eines Abfragesignals und zum Empfangen eines in Reaktion auf das Abfragesignal von einem an dem anderen Teil (2, 1) angeordneten Transponder (3) aussendbaren Antwortsignals, wobei eine Signale zwischen dem Transponder (3) und dem Sendeempfänger (5) dämpfende und zwischen Stellungen mit jeweils unterschiedlicher Abschirmstärke verstellbare Abschirmung (4) zum Einstellen eines Schließstellungsgrenzabstands zwischen den Teilen (1, 2) vorgesehen ist, die in einer Stellung mit einer höheren Abschirmstärke einen größeren Abschnitt des Transponders (3) oder des Sendeempfängers (5) abschirmt und einen kürzeren Schließstellungsgrenzabstand befestlegt als in einer Stellung mit einer niedrigeren Abschirmstärke.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsüberwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Positionsschalter, vgl. beispielsweise DE 199 53 898 A1 , DE 199 28 641 C1 , DE 197 11 588 A1 , DE 102 30 564 A1 oder EP 0 987 726 A2 , dienen insbesondere der Überwachung der Schließstellung von Zugangsschutzeinrichtungen für Maschinen oder maschinelle Anlagen mit Gefahrpotential, beispielsweise einer Klappe in der Verkleidung einer Fleischwürfelmaschine oder einer Zugangstür einer Umzäunung eines Abschnitts einer Verarbeitungsroboter aufweisenden Produktionsstraße. Typischerweise wird die Maschine oder maschinelle Anlage beim Öffnen der Zugangsschutzeinrichtung abgeschaltet und ein erneutes Einschalten verhindert, bis die Zugangsschutzeinrichtung wieder geschlossen ist. Hierzu ist an einem schließenden Teil der Zugangsschutzeinrichtung, z.B. der Klappe oder Tür, ein Transponder angebracht, der von einem Sendeempfänger an einem verschließbaren Teil, z.B. der Verkleidung oder Umzäunung, erkennbar ist, wenn der Abstand zwischen Transponder und Sendeempfänger einen Schließstellungsgrenzabstand unterschreitet. Dabei ist durch exakte Montage des Transponders und Sendeempfängers sicherzustellen, daß der Schließstellungsgrenzabstand nur bei vollständig geschlossener Zugangsschutzeinrichtung unterschritten wird. Eine gegebenenfalls erforderliche Justage nach der Montage erfordert einen Versatz des Transponders und/oder des Sendeempfängers. Zudem ist es bei beengten Platzverhältnissen nicht immer möglich, Sendeempfänger und Transponder im erforderlichen Abstand zueinander zu montieren. Dies kann dazu führen, daß bei leicht geöffneter Stellung der Zugangsschutzeinrichtung eine geschlossene Schließstellung signalisiert und die Maschine nicht abgeschaltet wird.

Außerdem ist es aus WO 03/052455 A1 bekannt, bei einem kontaktlosen, Transponder verwendenden Identifikationssystem, das beispielsweise zur Überwachung des Zutritts von Personen zu bestimmten Raumbereichen verwendet wird, in den Hochfrequenzschaltungszweigen für das Senden und Empfangen elektronische Dämpfungsglieder einzubauen, um die Sendeempfänger auf ein gewünschtes Dämpfungsniveau entsprechend einstellen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Positionsüberwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die sicherer ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch eine Signale zwischen dem Transponder und dem Sendeempfänger dämpfende und zwischen Stellungen mit jeweils unterschiedlicher Abschirmstärke verstellbare Abschirmung für den Transponder oder den Sendeempfänger ist der Schließstellungsgrenzabstand, d.h. der Grenzabstand zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung zweier relativ zueinander beweglicher Teile, auf einfache Weise zwischen Null und einem durch die Sende/Empfangsleistung vorgegebenen Höchstwert einstellbar. Neben der erhöhten Sicherheit infolge genauer Einstellbarkeit des Schließstellungsgrenzabstands ergibt sich auch eine Vereinfachung der Montage des Transponders und des Sendeempfängers, da auf einen bestimmten Abstand nicht geachtet werden muß.

Der Positionsschalter eignet sich zur Überwachung der Schließstellung einer Zugangsschutzeinrichtung oder allgemein zur Überwachung, ob ein erstes Teil benachbart zu einem zweiten Teil ist oder nicht, beispielsweise bei einem Autokran od.dgl.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der dargestellte Positionsschalter zum Feststellen der Schließstellung eines verschließenden Teils 1 in Form einer Schiebe- oder Schwenktür oder Klappe od. dgl. gegenüber einem verschließbaren Teil 2 in Form einer Türöffnung oder Zugangsöffnung in einer Maschinenverkleidung od. dgl. umfaßt einen am verschließenden Teil 1 angebrachten Transponder 3 mit einer Abschirmung 4 sowie einen ortsfest am verschließbaren Teil 2 angebrachten Sendeempfänger 5 mit einer Steuerlogik 6, die über eine direkte drahtgebundene oder drahtlose Verbindung oder über einen Bus 7, beispielsweise einen Zweidrahtbus für die Spannungsversorgung und die Signalübertragung, mit einer Maschinensteuerung 8 zum Steuern der Einschaltbarkeit und des Abschaltens einer Maschine mit Gefahrpotential abhängig von der Schließstellung des verschließenden Teils 1 angekoppelt ist.
Die über den Bus 7, einen separaten Anschluß, eine Batterie od.dgl. stromversorgte Steuerlogik 6 regt eine Spule 9 des Sendeempfängers 5 vorzugsweise periodisch zum Aussenden von Abfragesignalen an. Die Abfragesignale sind über einen Zeitraum ausgestrahlte elektromagnetische Wellen. Die elektromagnetischen Wellen können eine konstante oder variierende Frequenz aufweisen und/oder markiert sein, beispielsweise amplituden- oder frequenzmoduliert Informationsbits enthalten.
Die Abfragesignale werden von einer vorzugsweise senkrecht zur Spule 9 angeordneten Spule 10 im Transponder 3 empfangen. Zweckmäßigerweise liefert die empfangene Energie die Betriebsenergie für den Transponder 3, der jedoch auch über den Bus 7, einen separaten Anschluß, eine Batterie od.dgl. stromversorgt sein kann. Der Transponder 3 sendet in Reaktion auf die Abfragesignale zweckmäßigerweise über die selbe Spule 10 oder gegebenenfalls eine weitere Spule Antwortsignale aus. Diese können im einfachsten Fall eine bestimmte Frequenz aufweisen oder auf andere Weise markiert sein, insbesondere Informationsbits, z.B. eine eindeutige Transponderkennung, enthalten. Die Antwortsignale können zudem von den empfangenen Informationsbits abhängen, beispielsweise kann im Transponder ein Schlüssel abgelegt sein, mit dem empfangene Informationsbits verschlüsselt und anschließend zurückgesendet werden.
Die Antwortsignale werden zweckmäßigerweise über die Spule 9 oder gegebenenfalls eine weitere Spule im Sendeempfänger 5 empfangen und können von der Steuerlogik 6 ausgewertet werden. Z.B. kann die Steuerlogik 6 die Frequenz der Antwortsignale oder deren Markierung auswerten und so feststellen, ob insbesondere ein bestimmter Transponder 3 vorhanden ist. In diesem Fall wird der geschlossene Schließzustand erkannt und der Maschinensteuerung 8 bereitgestellt, insbesondere an diese gesendet oder zum Abruf bereitgehalten. Wird kein oder nicht der richtige Transponder 3 festgestellt, wird der geöffnete Schließzustand erkannt und der Maschinensteuerung 8 bereitgestellt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Auswertung der empfangenen Signale in der Maschinensteuerung 8 erfolgen, wobei die Steuerlogik 6 entfallen kann.
Der Schließstellungsgrenzabstand wird über die Abschirmung 4 eingestellt, die zwischen Stellungen mit verschieden starker Dämpfung der Signale, die sich zwischen dem Sendeempfänger 5 und dem Transponder 3 ausbreiten, insbesondere stufenlos verstellbar ist und zumindest in zwei Stellungen, vorzugsweise jedoch in allen oder mehreren Stellungen, relativ zum Transponder 3 feststellbar, insbesondere festschraub- oder -klemmbar ist. Die Abschirmung 4 kann dabei wie dargestellt eine Metallhülse sein, in die der Transponder 3 einschiebbar ist und die eine Halterung für den Transponder 3 bildet. In der eingeschobenen Stellung überdeckt die Metallhülse die Spule 10 vollständig, so daß eine größtmögliche Dämpfung erzielt wird. Der Schließstellungsgrenzabstand ist in dieser Stellung am kleinsten, d.h. der Transponder 3 muß sehr nahe am Sendeempfänger 5 sein, damit der Positionsschalter einen geschlossenen Schließzustand signalisiert. Ist der Transponder 3 nicht in die Metallhülse eingeschoben, ist die Dämpfung am geringsten und der Schließstellungsgrenzabstand ist am größten, d.h. die geschlossene Schließstellung wird bereits bei großem Abstand zwischen Transponder 3 und Sendeempfänger 5 signalisiert. Ist der Transponder 3 nur teilweise in die Metallhülse eingeschoben, liegt die Dämpfung und damit der Schließstellungsgrenzabstand zwischen den beiden Extremwerten.
Bei der Montage des Positionsschalters werden daher zunächst der Transponder 3 nebst Abschirmung 4 am verschließenden Teil 1 und der Sendeempfänger 5 am verschließbaren Teil 2, oder umgekehrt, in einem beliebigen Abstand montiert, z.B. der Transponder 3 benachbart zum Rand an einer Tür und der Sendeempfänger an einem Türrahmen, so daß Transponder 3 und Sendeempfänger 5 in geschlossenem Zustand der Tür benachbart zueinander sind. Der Transponder 3 kann zusammen mit der Abschirmung 4 auch von der Oberfläche der Tür vorstehen, beispielsweise in Form eines Stiftes oder als Teil einer mechanischen Zuhalteeinrichtung mit einer Öffnung für einen Riegel, wobei dann eine entsprechende Aussparung im Sendeempfänger 5 vorgesehen und sich insbesondere durch das Innere des Spule 9 erstrecken kann, in die in geschlossenem Zustand der Zugangsschutzeinrichtung zumindest ein Teil des Transponders 3 nebst Abschirmung 4 eingreift.
Anschließend wird der Schließstellungsgrenzabstand durch Verschieben der Abschirmung 4 in Bezug auf den Transponder 3 oder des Transponders 3 in Bezug auf die Abschirmung 4 so eingestellt, daß der geschlossene vom geöffneten Schließzustand der Zugangsschutzeinrichtung sicher feststellbar ist.
Die Abschirmung 4 kann anstelle einer Metallhülse ein Metallblech oder ein Gitter oder eine andere Struktur sein, die in einer dämpfenden Stellung zumindest einen Teil der Spule 10 des Transponders 3 abdeckt. Die Abschirmung 4 kann zusätzlich oder alternativ auch am Sendeempfänger 5 vorgesehen sein.
In der Ausführungsform mit in das Innere der Spule 9 eingreifendem Transponder 3 kann die Abschirmung 4 eine in die Spule 9 einschiebbare Innenhülse sein, die gegebenenfalls eine axial variierende Dämpfungsleistung aufweist und hierzu beispielsweise an einem Ende dicker ist als am anderen.
Die Spulen 9, 10 sind senkrecht zueinander dargestellt, können jedoch auch parallel zueinander angeordnet oder gegeneinander geneigt sein.

Claims

Berührungsloser Positionsschalter zum Feststellen der Stellung eines ersten Teils (1) gegenüber einem zweiten Teil (2), insbesondere der Schließstellung eines verschließenden Teils gegenüber einem verschließbaren Teil einer Zugangsschutzeinrichtung für eine Maschine oder maschinelle Anlage mit Gefahrpotential, mit einem von einer elektrischen Versorgungsquelle stromversorgten Sendeempfänger (5) an einem der Teile (1, 2) zum Aussenden eines Abfragesignals und zum Empfangen eines in Reaktion auf das Abfragesignal von einem an dem anderen Teil (2, 1) angeordneten Transponder (3) aussendbaren Antwortsignals, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signale zwischen dem Transponder (3) und dem Sendeempfänger (5) dämpfende und zwischen Stellungen mit jeweils unterschiedlicher Abschirmstärke verstellbare Abschirmung (4) zum Einstellen eines Stellungsgrenzabstands zwischen den Teilen (1, 2) vorgesehen ist, die in einer Stellung mit einer höheren Abschirmstärke einen größeren Abschnitt des Transponders (3) oder des Sendeempfängers (5) abschirmt und einen kürzeren Stellungsgrenzabstand festlegt als in einer Stellung mit einer niedrigeren Abschirmstärke.
Positionsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (4) eine Metallhülse ist, in die der Transponder (3) einschiebbar ist.
Positionsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (10) des Transponders (3) senkrecht zu einer Spule (9) des Sendeempfängers (5) ausgerichtet ist.
Positionsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeempfänger (5) eine Öffnung für den Transponder (3) aufweist.
Positionsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (4) in Bezug auf den Transponder (3) bzw. den Sendeempfänger (5) in wenigstens zwei Stellungen feststellbar ist.