DE102007006485A1

DE102007006485A1 - Kabellose Überwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007006485A1
Application number: DE102007006485A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kagerer; Christian Lilienthal
Original assignee: Fraba AG
Current assignee: Fraba AG
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen, umfassend Steuerungsmittel mit mindestens einem ersten Empfänger zum kabellosen Empfang von Überwachungssignalen und einem ersten Sender zur kabellosen Übertragung von Aktivierungssignalen sowie umfassend Überwachungsmittel mit mindestens einem zweiten Empfänger zum Empfangen der Aktivierungssignale, einem zweiten Sender zum Senden von Überwachungssignalen und mindestens einem Überwachungssensor zur Überwachung einer nicht kabelgebundenen Signalstrecke, insbesondere einer optischen Schaltleiste, wobei der Überwachungssensor die Übertragung von Überwachungssignalen über die nicht kabelgebundene Signalstrecke überwacht. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung gattungsgemäßer Überwachungsvorrichtungen sowie vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtungen. Die Aufgabe, eine Überwachungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine hohe Sicherheit bezüglich der Detektion eines Hindernisses sowie eines Ausfalls der Überwachungsmittel und bei gleichzeitig geringerem apparativen Aufwand ermöglicht, wird dadurch gelöst, dass durch die Überwachungsmittel (U) die vom Überwachungssensor zur Überwachung der nicht kabelgebundenen Signalstrecke verwendeten Überwachungssignale (B) unmittelbar über den zweiten Sender (9) der Überwachungsmittel (U) an den ersten Empfänger (3) der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen, umfassend Steuerungsmittel mit mindestens einer Steuerungseinheit, einem ersten Empfänger zum kabellosen Empfang von Überwachungssignalen und einem ersten Sender zur kabellosen Übertragung von Aktivierungssignalen sowie umfassend Überwachungsmittel mit mindestens einem zweiten Empfänger zum Empfangen der Aktivierungssignale, einem zweiten Sender zum Senden von Überwachungssignalen und mindestens einem Überwachungssensor zur Überwachung einer nicht kabelgebundenen Signalstrecke, insbesondere einer optischen Schaltleiste, wobei der Überwachungssensor die Übertragung von Überwachungssignalen über die nicht kabelgebundene Signalstrecke überwacht. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung gattungsgemäßer Überwachungsvorrichtungen sowie vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtungen.

Überwachungsvorrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden häufig dort verwendet, wo ein Durchgang, eine Durchfahrt oder ein sonstiger sicherheitsrelevanter Bereich mit Überwachungsmitteln überwacht werden muss, um beispielsweise Gefahren durch bewegte Maschinenteile, automatisch bewegte Türen oder Tore zu vermeiden. Beispielsweise finden entsprechende Überwachungsvorrichtungen Anwendung an automatisch schließenden bzw. Motor getriebenen Industrietoren. Häufig werden für die Überwachung optische Überwachungssensoren, beispielsweise eine optische Schaltleiste, verwendet, welche einen Sender und einen Empfänger zur Übertragung von optischen Überwachungssignalen aufweisen und eine Unterbrechung der Signalstrecke überwacht wird. Typischerweise wird bei der Unterbrechung der Signalstrecke, beispielsweise einer optischen Schaltleiste durch ein auftretendes Hindernis, über die Überwachungsvorrichtung ein Steuersignal beispielsweise an eine Torsteuerung gesendet, welches einen sofortigen Stopp der Bewegung des Tores verursacht. Um Hindernisse im Bereich der bewegten Teile von Maschinen, Türen oder Toren zu erkennen, sind die Überwachungsmittel der Überwachungsvorrichtungen häufig an den bewegten Bereichen selbst befestigt, so dass die Energieversorgung der Überwachungsmittel problematisch ist. Bisher wurde die Energieversorgung bzw. auch die Signalübertragung mit Hilfe von kabelgebundenen Systemen, wie beispielsweise Spiralkabeln, Schleppleitungen oder Schleifkontakten realisiert. Diese sind jedoch wartungsintensiv und stören in der Regel das Gesamtbild beispielsweise einer Maschine oder eines Tores. Batterie gestützte Überwachungsmittel erforderten bisher, insbesondere zur Gewährleistung der Detektion von Fehlfunktionen, einen erheblichen Aufwand, um diese energiesparend auszuführen, so dass, insbesondere im Hinblick auf die geringen Abmessungen der zu verwendeten Batterien, die Batterien keine ausreichend lange Lebensdauer aufweisen.

Ein besonders wichtiger Aspekt bei Überwachungsvorrichtungen ist deren Ausfallsicherheit. So muss beispielsweise gewährleistet sein, dass im Falle eines automatisch bewegten Tores der Ausfall der Überwachungsmittel dazu führt, dass das Tor nicht mehr bewegt werden kann, um Gefahren prinzipiell auszuschließen. Die Überwachungsmittel selbst müssen daher auf Ausfall überwacht werden. Aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/069352 ist eine Überwachungsvorrichtung mit batteriegestützten Überwachungsmitteln bekannt, welche über kodierte Signale an die Steuerungsmittel optisch oder funkgestützt eine Information über den Funktionszustand der Überwachungsmittel übertragen. Der das kodierte Signal generierende Mikroprozessor der Überwachungsmittel wird zwischen den Übertragungszeiten in einen Schlafmodus versetzt, um den Energieverbrauch zu senken. Einerseits ist der apparative Aufwand, insbesondere für die Überwachung des Funktionszustandes dieser Überwachungsvorrichtungen, recht groß. Andererseits verbraucht die bekannte Überwachungsvorrichtung unabhängig von der eigentlichen Betriebsdauer der Überwachungsvorrichtung Energie, da permanent der Funktionszustand der Überwachungsmittel abgefragt wird.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Überwachungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer gattungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche bzw. mit welchem eine hohe Sicherheit bezüglich der Detektion eines Hindernisses sowie eines Ausfalls der Überwachungsmittel und bei gleichzeitig geringerem apparativen Aufwand ermöglicht. Zugleich soll eine höhere Lebensdauer autarker Spannungsquellen für die Überwachungsmittel gewährleistet werden. Daneben hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorzuschlagen.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe durch eine gattungsgemäße Überwachungsvorrichtung dadurch gelöst, dass durch die Überwachungsmittel die vom Überwachungssensor zur Überwachung der nicht kabelgebundenen Signalstrecke verwendeten Überwachungssignale unmittelbar über den zweiten Sender der Überwachungsmittel an den ersten Empfänger der Steuerungsmittel kabellos übertragbar sind und durch die Steuerungsmittel das Überwachungssignal als Steuerungssignal an eine Steuereinheit übermittelbar ist.

Da unmittelbar das Überwachungssignal des Überwachungssensors an eine Steuerungseinheit übermittelt wird, d.h. beispielsweise ohne Änderung der Modulationsfrequenz des Signals, kann im Falle des Nicht-Empfangens dieses Überwachungssignals ein Fehler der Überwachungsvorrichtung oder ein Hindernis leicht durch eine Steuerungseinheit erkannt werden, welche beispielsweise einen Torantrieb zu einem unmittelbaren Stopp der Torbewegung veranlasst. Unter unmittelbarer Übertragbarkeit wird im Sinne der Erfindung eine Übertragung verstanden, welche die Signalfrequenz des Überwachungssignals selbst nicht verändert. Beispielweise führt eine Änderung des Puls-Pause-Verhältnisses des Überwachungssignals nicht zu einer Änderung dessen Frequenz. Die kabellose Übertragung von Signalen erfolgt üblicherweise durch Modulieren einer höheren Trägerfrequenz mit dem Überwachungssignal. Auch hier wird die Frequenz des Überwachungssignals selbst nicht geändert. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Überwachungssignale der Überwachungssensoren, die eine hohe Sicherheit bei der Detektion von Hindernissen im Hinblick auf Störungen, beispielsweise durch Fremdsignale, aufweisen, auch zur kabellosen Übertragung der Zustandsinformation des Überwachungssensors an die Steuerungsmittel genutzt werden können. Dies führt unmittelbar zu einer gegenüber Störungen unempfindlicheren kabellosen Übertragung der Zustandsinformation an die Steuerungsmittel. Hierdurch wird nicht nur bei einfachem apparativen Aufbau erreicht, dass eine Störung in den Überwachungsmitteln sondern auch ein Hindernis detektiert wird. Gleichzeitig werden auch hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt. Da beispielsweise der Ausfall des Empfangs des Überwachungssignals des Überwachungssensors gleichzeitig entweder den Ausfall des Überwachungssensors selbst oder eine Unterbrechung der überwachten Signalstrecke, d.h. ein Vorhandensein eines Hindernisses, signalisieren kann, ist es möglich, auf eine aufwendige Kodierung des Überwachungssignals des Überwachungssensors zu verzichten. Trotzdem ist es denkbar auch vom Überwachungssensor gemäß einem Protokoll kodierte Überwachungssignale, die zur Überwachung der Signalstrecke verwendet werden, zu benutzen und an die Steuerungsmittel zu übertragen.

Ist gemäß einer Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung mit dem Sender der Überwachungsmittel das Überwachungssignal mit einem geänderten Puls-Pause-Verhältnis, insbesondere mit einem Puls-Pause-Verhältnis von 1:5 bis 1:20, bevorzugt 1:8 bis 1:12, übertragbar, kann der Energieverbrauch der Überwachungsmittel reduziert werden ohne die Übertragungssicherheit zu gefährden. Optimale Ergebnisse im Hinblick auf Übertragungssicherheit und Komplexität der Sender bzw. Empfänger wurden dabei mit einem Puls-Pause-Verhältnis von etwa 1:10 erzielt.

Auf besonders einfache Weise kann über die Steuerungsmittel detektiert werden, ob der Überwachungssensor ein Steuerungssignal auslösendes Ereignis detektiert hat, in dem Überwachungsmittel vorgesehen sind, die nur bei intakter Signalstrecke des Überwachungssensors ein Überwachungssignal an die Steuerungsmittel übertragen. Sobald die Signalstrecke des Überwachungssensors also unterbrochen ist, wird kein Überwachungssignal an die Steuerungsmittel übermittelt und die Steuerungseinheit kann ein entsprechendes Steuersignal, beispielsweise zum Stoppen des Antriebs, eines automatischen Tores oder einer anderen Maschine erzeugen. Das Steuersignal kann direkt von den Maschinen oder Toren zur Steuerung verwendet werden oder an den Eingang einer weiteren Steuerung übermittelt werden.

Vorzugsweise weist der Überwachungssensor zur Erzeugung der Überwachungssignale mindestens einen Schwingkreis mit mindestens einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator, insbesondere einen Mikroprozessor, auf, so dass mit geringem apparativem Aufwand beim Aktivieren des Überwachungssensors ein Überwachungssignal mit einer bestimmten Frequenz erzeugt wird. Dieses ist mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung unmittelbar an die Steuerungsmittel übermittelbar.

Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung weisen die Überwachungsmittel eine autarke Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie und/oder einen Akkumulator, auf. Da die Überwachungsmittel in der Regel relativ zu den Steuerungsmitteln bewegbar angeordnet sind, ermöglicht der schon erwähnte geringe Energieverbrauch sowie der einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung sowie deren Überwachungsmittel eine einfache Spannungsquelle über eine Batterie oder einen Akkumulator. Denkbar ist auch der Einsatz eines wiederaufladbaren Kondensators, sofern dieser eine genügende Ladekapazität aufweist.

Vorzugsweise ist eine Ladevorrichtung zum Aufladen der autarken Spannungsquelle vorgesehen, so dass diese beispielsweise automatisch, immer wenn die Überwachungsmittel in einer bestimmten Position angeordnet sind, aufgeladen werden kann und die Wartungsintervalle verlängert werden können.

Der Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung kann darüber hinaus dadurch weiter gesenkt werden, dass die Spannungsquelle der Überwachungsmittel abhängig vom Empfang des Aktivierungssignals am zweiten Empfänger aktivierbar oder deaktivierbar ist. Durch die Deaktivierung der Spannungsquelle, beispielsweise wenn die Überwachungsmittel nicht gebraucht werden, kann der Energieverbrauch der Überwachungsmittel deutlich reduziert und damit die Lebensdauer der Batterie oder des Akkumulators wesentlich verlängert werden.

Gemäß einer nächsten vorteilhaft weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist die Spannungsquelle nur während eines eine Überwachung durch die Überwachungsmittel erfordernden Ereignisses aktivierbar. Die Überwachungsmittel sind insofern stromlos geschaltet, so lange ein eine Überwachung erforderndes Ereignis, beispielsweise die Bewegung eines Maschinenteils oder eines Tores, nicht stattfindet. Wird das Tor oder die Maschine mit den Überwachungsmitteln bewegt, erfolgt die Aktivierung der Spannungsquelle. Damit werden die Überwachungsmittel nur in den Zeiten aktiviert, wenn diese wirklich gebraucht werden. Eine weitere Reduktion des Energieverbrauchs der Überwachungsmittel ist die Folge.

Eine Reduktion des Energieverbrauchs wird auch dadurch erreicht, dass als erste und zweite Sender und Empfänger optische Sender und Empfänger vorgesehen sind. Sind jeweils im Wesentlichen baugleiche optische Sender und optische Empfänger als erste und zweite Sender und Empfänger vorgesehen, wird der apparative Aufwand der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zudem weiter gesenkt.

Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist eine erste kabellose Übertragungsstrecke zum Empfang der Überwachungssignale durch den ersten Empfänger und eine zweite kabellose Übertragungsstrecke zum Senden von Aktivierungssignalen durch den ersten Sender vorgesehen und beide Übertragungsstrecken voneinander entkoppelt. Eine Übertragungsstrecke im Sinne der vorliegenden Erfindung stellt beispielsweise die Übertragung des Überwachungssignals über eine bestimmte Trägerfrequenz dar. Die Übertragung erfolgt auch bei optischen Empfängern und Sendern zumeist moduliert, um gegen Fremdlichteinflüsse unempfindlich zu sein.

Vorzugsweise wird die Störanfälligkeit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung dadurch weiter gesenkt, dass die Signale, welche auf der ersten und zweiten Übertragungsstrecke sowie optional auf der Signalstrecke des Überwachungssensors übermittelt werden, unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen. Hierdurch kann keine der Übertragungsstrecken die andere beeinflussen, da die jeweiligen Sender und Empfänger lediglich Signale mit der entsprechenden Trägerfrequenz detektieren.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zur Detektion eines Hindernisses, insbesondere im Verfahrweg von Maschinen, beweglichen Teilen von Maschinen, Türen, Toren und dergleichen besonders vorteilhaft, da diese mit geringem technischen Aufwand maximale Sicherheitserfordernisse erfüllt und gleichzeitig aufgrund des geringen Energieverbrauchs Batterie gestützt betrieben werden kann. Aufgrund der kabellosen Übertragung der Überwachungssignale kann eine aufwändige Verkabelung der Maschinen oder Maschinenteile, Tore oder Türen vermieden werden. Nicht notwendigerweise müssen bei einer erfindungsgemäßen Verwendung der Überwachungsvorrichtung die Überwachungsmittel auf den bewegbar angeordneten Teilen beispielsweise von Maschinen angeordnet sein. Vielmehr kann es auch vorteilhaft sein, die Überwachungsmittel feststehend zur Detektion von bewegten Maschinenteilen zu verwenden.

Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung einer gattungsgemäßen Überwachungsvorrichtung dadurch gelöst, dass die vom Überwachungssensor erzeugten Überwachungssignale unmittelbar über den zweiten Sender an den ersten Empfänger der Steuerungsmittel kabellos übertragen werden und die Überwachungssignale von den Steuerungsmitteln als Steuersignale an eine Steuereinheit übermittelt werden. Erfindungsgemäß werden also die gleichen Signale, welche zur Überwachung einer Signalstrecke verwendet werden, unmittelbar an die Steuerungsmittel übertragen, so dass einerseits in Bezug auf den Empfang des Überwachungssignals durch den ersten Empfänger der Steuerungsmittel eine geringe Empfindlichkeit hinsichtlich Störungen gewährleistet werden kann und andererseits gleichzeitig der apparative Aufwand auf ein Minimum begrenzt wird, da beispielsweise eine aufwändige Kodierung der Überwachungssignale zur Übertragung des Funktionszustandes nicht erforderlich ist.

Eine Verringerung des Energieverbrauchs der Überwachungsmittel kann zudem dadurch erreicht werden, dass der Sender der Überwachungsmittel ein Überwachungssignal mit einem geänderten Puls-Pause-Verhältnis, insbesondere einem Puls-Pause-Verhältnis von 1:5 bis 1:20, bevorzugt 1:8 bis 1:12, überträgt. Empfängerseitig wird vorzugsweise das Puls-Pause-Verhältnis des Überwachungssignals wieder zurückgesetzt und über die Steuerungsmittel an eine Steuereinheit übertragen, so dass weiterhin konventionelle Steuereinheiten verwendbar sind.

Wird bei intakter zu überwachender Signalstrecke des Überwachungssensors das Überwachungssignal kontinuierlich erzeugt und über den zweiten Sender an die Steuerungsmittel übermittelt, kann auf einfache Weise, nämlich bei Nicht-Empfang des Überwachungssignals durch die Steuerungsmittel, die Steuerungseinheit erkennen, ob ein Hindernis detektiert worden ist bzw. eine sonstige Störung vorliegt, welche die Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals, beispielsweise zum Stopp der Anlage bedarf.

Vorzugsweise wird das Überwachungssignal des Überwachungssensors durch mindestens einen Schwingkreis mit mindestens einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator, insbesondere einen Mikroprozessor, generiert. Dabei haben die Überwachungssignale typischerweise eine Modulationsfrequenz von etwa 1 kHz. Es können aber auch, abhängig vom Anwendungsfall, andere Modulationsfrequenzen verwendet werden.

Der Energieverbrauch der Überwachungsmittel wird gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Überwachungsvorrichtung dadurch verringert, dass die Spannungsquelle der Überwachungsmittel nur für die Dauer eines eine Überwachung durch den Überwachungssensor erfordernden Ereignisses aktiviert wird. Bei aktivierter Spannungsquelle erzeugt der Überwachungssensor dann Überwachungssignale. Aufgrund der minimierten Einschaltzeiten der Überwachungsmittel führt dies jedoch unmittelbar zu einem extrem geringen Energieverbrauch.

Wird ein Aktivierungssignal zur Aktivierung der Spannungsquelle nur für die Dauer des die Überwachung auslösenden Ereignisses an den zweiten Empfänger übermittelt, kann der Überwachungssensor abhängig vom Empfang des Aktivierungssignals auf einfache Weise aktiviert oder deaktiviert werden. Gleichzeitig wird dadurch ein hohes Maß an Sicherheit bei der Funktion der Überwachungsmittel gewährleistet. Ist beispielsweise die Übertragungsstrecke zum zweiten Empfänger, welcher das Aktivierungssignal der Spannungsquelle empfängt, aufgrund eines Fehlers unterbrochen, so wird die Spannungsquelle nicht aktiviert und der Überwachungssensor erzeugt kein Überwachungssignal. Die Steuerungsmittel können dann auf das Ausbleiben des Überwachungssignals durch Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals reagieren. Ist bei empfangenem Aktivierungssignal die Übertragungsstrecke zwischen den Überwachungsmitteln und den Steuerungsmitteln zur Übertragung des Überwachungssignals gestört, kann dies ebenfalls durch die Steuerungsmittel einfach detektiert werden.

Erfolgt die Übertragung des Überwachungssignals über die Signalstrecke des Überwachungssensors sowie dessen Übertragung an die Steuerungsmittel und die Übertragung der Aktivierungssignale an die Überwachungsmittel optisch, können im Wesentlichen baugleiche Sensoren und Empfänger eingesetzt werden, so dass sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung entsprechend vereinfacht. Darüber hinaus können optische Übertragungsstrecken besonders einfach so ausgebildet werden, dass sie gegenseitig entkoppelt sind.

Vorzugsweise wird die Entkopplung der unterschiedlichen Übertragungsstrecken dadurch erzielt, dass das an die Steuerungsmittel übertragene Überwachungssignal, das von den Steuerungsmitteln an die Überwachungsmittel übertragene Aktivierungssignal und/oder das Überwachungssignal der Signalstrecke des Überwachungssensors unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen. Da die zugehörigen Empfänger der jeweiligen Übertragungsstrecken selektiv auf die Trägerfrequenzen reagieren, ist eine gegenseitige Beeinflussung der Signale aber auch die Fremdlichtempfindlichkeit minimiert.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Überwachungsvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden.

Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1 und 11 nachgeordneten Patentansprüchen sowie andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnungen zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schaltungsskizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.

In der schematischen Schaltskizze des Ausführungsbeispiels sind zunächst die Steuerungsmittel S und die Überwachungsmittel U dargestellt. Die Steuerungsmittel S weisen einen ersten Sender 2 und einen ersten Empfänger 3 auf. Die Steuerungseinheit 1, welche sowohl mit dem ersten Sender 2 als auch mit dem ersten Empfänger 3 in Kontakt steht, kann beispielsweise mit einem Torantrieb T direkt, einer Torsteuerung oder einer Steuerung einer anderen Maschine derart in Verbindung stehen, dass diese sowohl Anforderungssignale zur Aktivierung der Überwachung empfangen und andererseits Steuersignale an den Antrieb bzw. die Steuerung übermitteln kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuerungseinheit 1 von einer anderen Steuereinheit mit Anforderungssignalen versorgt wird bzw. die Anforderungssignal selbst generiert. Empfängt die Steuereinheit 1 ein entsprechendes Anforderungssignal zum Start der Überwachung oder erzeugt sie dies selbst, beispielsweise in dem eine Torfahrt durch die Steuerungseinheit 1 initiiert wird, erzeugt diese ein Aktivierungssignal A. Das Aktivierungssignal A dient zur Aktivierung der Spannungsquelle 6 der Überwachungsmittel U. Der erste Sender 2 der Steuerungsmittel S übermittelt das Aktivierungssignal A über die kabellose Übertragungsstrecke C zu einem zweiten Empfänger 4, der Teil der Überwachungsmittel U ist. Diese sind in der Regel entfernt von den Steuerungsmitteln S, beispielsweise auf beweglichen Maschinenteilen, Toren oder Türen, angeordnet. Vorzugsweise sendet der Sender 2 das Aktivierungssignal A so lange das Überwachungsanforderungssignal von der Steuerungseinheit 1 gesendet wird, beispielsweise solange die Fahrt eines Tores andauert. Um ein konstantes Sendesignal durch den ersten Sender 2 zu erzeugen, können optional, nicht dargestellte Signalauswertemittel zwischen der Steuerungseinheit 1 und dem Sender 2 angeordnet sein, welche aus dem in der Regel aus einem Puls bestehenden Aktivierungssignal A der Steuereinheit 1 ein über die Zeit konstant anstehendes Signal erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird allerdings über die Steuerungseinheit 1 unmittelbar ein konstantes Aktivierungssignal A, welches für die Dauer der Überwachungsanforderung konstant ist, erzeugt, an die Steuerungsmittel S übermittelt und über den ersten Sender 2 der Steuerungsmittel S an die Überwachungsmittel kabellos über die Übertragungsstrecke C übertragen.

Empfängt nun der zweite Empfänger 4 das Aktivierungssignal A über die kabellose Übertragungsstrecke C, wird über eine Signalauswerteeinheit 5, welche beispielsweise ein Relais aufweisen kann, die Spannungsquelle 6 aufgeschaltet bzw. aktiviert. Der Überwachungssensor 7, der mit Hilfe des Senders 7a und Empfängers 7b die Signalstrecke E überwacht, erzeugt bei intakter Signalstrecke E ein Überwachungssignal, welches vorzugsweise in Form eines Rechtecksignals mit einer Frequenz in Kilohertzbereich vom Sender 7a emittiert wird. Denkbar ist jedoch auch jede andere Form eines Signals, beispielsweise ein Sägezahn- oder ein sinusförmiges Signal. Wie bereits beschrieben, wird das Überwachungssignal vorzugsweise durch mindestens einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schwingkreis mit mindestens einem Verzögerungsglied erzeugt. Der Schwingkreis kann dabei beispielsweise die Signalstrecke E mit umfassen. Bei einem solchen Schwingkreis, beginnt beispielsweise der Sender 7a des Überwachungssensors 7 nach Aktivierung der Spannungsquelle 6 mit der Übertragung eines Überwachungssignals B über die Signalstrecke E. Empfängt der Empfänger 7b des Überwachungssensors 7 das Überwachungssignal, schaltet dieser den Sender 7a aus, so dass kein Überwachungssignal gesendet wird. Sobald am Empfänger 7b nun das Überwachungssignal nicht mehr anliegt, schaltet dieser den Sender 7a wieder auf usw.. Durch die Wahl des nicht dargestellten Verzögerungsgliedes und abhängig von der Signalstrecke E kann eine Modulationsfrequenz des Überwachungssignals gewählt werden. Diese liegt typischerweise bei etwa 1 kHz. In der Regel werden entsprechende Überwachungssignale zusätzlich mit einer Trägerfrequenz moduliert, um das Überwachungssignal unempfindlich gegen Störungen durch Fremdsignale, beispielsweise Fremdlicht, zu machen. Diese Trägerfrequenzen liegen bei optischen Sendern und Empfängern um 38 kHz. Es können aber auch andere Trägerfrequenzen genutzt werden. Das vom Überwachungssensor benutzte Überwachungssignal wird über eine Signalauswerteeinheit 8 an den zweiten Sender 9 unmittelbar weitergegeben. Der zweite Sender 9 übermittelt das Signal über die Übertragungsstrecke D an den ersten Empfänger 3, welcher das Überwachungssignal B an die Steuereinheit 1 weiterleitet. Vorzugsweise wird vor der Übertragung des Überwachungssignals B dessen Puls-Pause-Verhältnis geändert, um den Energieverbrauch der Überwachungsmittel zu reduzieren. Die Änderung des Puls-Pause-Verhältnisses kann sowohl im Sender 9 als auch in der Auswerteeinheit 8 erfolgen. Das Puls-Pause-Verhältnis kann im Bereich von 1:5 bis 1:20, vorzugsweise im bereich von 1:8 bis 1:12, besonders bevorzugt 1:10 liegen, um eine signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs

Die Signalauswerteeinheit 8 dient dabei lediglich dazu, dass Überwachungssignal im niedrigen Kilohertzbereich mit einer anderen Trägerfrequenz, beispielsweise 56 kHz, als der der Signalstrecke E zu modulieren, um die Übertragungsstrecken D, C und die Signalstrecke E voneinander zu entkoppeln. Vorzugsweise sind die Sender und Empfänger 2, 3, 4, 7a, 7b, 9 optische Sender und Empfänger. Der Schaltungsaufwand kann dann weiter minimiert werden, da die Signale nicht für jede unterschiedliche Übertragungsstrecke transformiert oder moduliert werden müssen. Entsprechende optische Sender und Empfänger zeichnen sich darüber hinaus durch einen extrem niedrigen Stromverbrauch aus.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung aktiviert, wie oben bereits beschrieben, die Überwachungsmittel U lediglich in den Zeiträumen, wenn eine Überwachung der Signalstrecke E, beispielsweise zur Detektion eines Hindernisses, gefordert ist. Hierdurch ergibt sich bereits ein sehr geringer Energieverbrauch der Überwachungsmittel und eine extrem lange Lebensdauer der autarken Spannungsquelle 6. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sendet die Steuerungseinheit 1 eines Tores nur bei anstehendem Überwachungssignal B das Aktivierungssignal A an die Steuerungsmittel S, welche dieses dann über die Übertragungsstrecke C an die Überwachungsmittel U sendet. Gleichzeitig wird bei anliegendem Überwachungssignal B der Torantrieb T oder eine andere Steuerung zur weiteren Bewegung des Tores oder einer Maschine veranlasst. Damit wird eine hohe Sicherheit durch die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung gewährleistet. Sobald eine der Übertragungsstrecken C, D, E ausfällt, sei es durch einen Ausfall des Überwachungssensors 7, eines Senders 2, 9, 7a oder eines Empfängers 3, 4, 7b der Übertragungsstrecken C, D und der Signalstrecke E empfängt die Steuerungseinheit 1 das Überwachungssignal B nicht mehr, so dass die Steuerungseinheit 1 ein Steuersignal erzeugen kann, welches beispielsweise den Torantrieb T stoppt. Durch die unmittelbare Verwendung der Überwachungssignale des Überwachungssensors 7 zur Kommunikation mit den Steuerungsmitteln S wird die hohe Störsicherheit, die von den Überwachungssensoren 7, beispielsweise von optischen Schaltleisten, bekannt ist, auch auf die Kommunikation zwischen Steuerungsmitteln S und Überwachungsmitteln U übertragen. Mit sehr einfachen Mitteln, welche per se eine hohe Ausfallsicherheit bieten, wird damit gleichzeitig eine sichere Überwachung der Bewegung der bewegten Teilen und zugleich ein geringer Energieverbrauch erzielt.

Claims

Überwachungsvorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Türen, Toren und dergleichen, umfassend Steuerungsmittel (S) mit mindestens einem ersten Empfänger (3) zum kabellosen Empfang von Überwachungssignalen und mindestens einem ersten Sender (2) zur kabellosen Übertragung von Aktivierungssignalen sowie umfassend Überwachungsmittel (U) mit mindestens einem zweiten Empfänger (4) zum Empfangen von Aktivierungssignalen, einem zweiten Sender (9) zum Senden von Überwachungssignalen und mindestens einem Überwachungssensor (7) zur Überwachung einer nicht kabelgebundenen Signalstrecke (E), insbesondere einer optischen Schaltleiste, wobei der Überwachungssensor (7) die Übertragung von Überwachungssignalen (B) über die nicht kabelgebundene Signalstrecke (E) überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Überwachungsmittel (U) die vom Überwachungssensor zur Überwachung der nicht kabelgebundenen Signalstrecke verwendeten Überwachungssignale (B) unmittelbar über den zweiten Sender (9) der Überwachungsmittel (U) an den ersten Empfänger (3) der Steuerungsmittel (S) kabellos übertragbar sind und durch die Steuerungsmittel (S) das Überwachungssignal (B) als Steuerungssignal an eine Steuerungseinheit (1) übermittelbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sender (9) der Überwachungsmittel das Überwachungssignal mit einem geänderten Puls-Pause-Verhältnis, insbesondere mit einem Puls-Pause-Verhältnis von 1:5 bis 1:20, bevorzugt 1:8 bis 1:12, übertragbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungssensor (7) zur Erzeugung der Überwachungssignale mindestens einen Schwingkreis mit mindestens einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator, insbesondere einen Mikroprozessor, aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Überwachungsmittel (U) vorgesehen sind, die nur bei intakter Signalstrecke (E) ein Überwachungssignal an die Steuerungsmittel (S) übertragen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsmittel (U) eine autarke Spannungsquelle (6), insbesondere eine Batterie und/oder einen Akkumulator, aufweisen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladevorrichtung zum Aufladen einer wiederaufladbaren Spannungsquelle (6) vorgesehen ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (6) der Überwachungsmittel abhängig vom Empfang des Aktivierungssignals (A) am zweiten Empfänger (4) aktivierbar oder deaktivierbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (6) nur während eines eine Überwachung durch die Überwachungsmittel (U) erfordernden Ereignisses aktivierbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erste und zweite Sender (2, 9) und Empfänger (3, 4) optische Sender und Empfänger, insbesondere jeweils in Wesentlichen baugleiche optische Sender und Empfänger, vorgesehen sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste kabellose Übertragungsstrecke (D) zum Empfang der Überwachungssignale durch den ersten Empfänger (3) und eine zweite kabellose Übertragungsstrecke (C) zum Senden von Aktivierungssignalen (A) durch den ersten Sender (2) vorgesehen ist und beide Übertragungsstrecken (C, D) voneinander entkoppelt sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale, welche auf der ersten und der zweiten Übertragungsstrecke (D, C) sowie optional auf der Signalstrecke (E) des Überwachungssensors (7) übermittelt werden, unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen.
Verwendung einer Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zur Detektion eines Hindernisses, insbesondere im Verfahrweg von Maschinen, beweglichen Teilen von Maschinen, Türen, Toren und dergleichen.
Verfahren zur Steuerung einer Überwachungsvorrichtung, insbesondere einer Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Überwachungsvorrichtung Steuerungsmittel mit mindestens einem ersten Empfänger zum kabellosen Empfang von Überwachungssignalen und mindestens einem ersten Sender zur kabellosen Übertragung von Aktivierungssignalen sowie Überwachungsmittel mit mindestens einem zweiten Empfänger zum Empfangen von Aktivierungssignalen, einem zweiten Sender zum Senden von Überwachungssignalen und mindestens einem Überwachungssensor zur Überwachung einer nicht kabelgebundenen Signalstrecke, insbesondere einer optischen Schaltleiste, aufweist, wobei der Überwachungssensor die Übertragung von Überwachungssignalen über die nicht kabelgebundene Signalstrecke überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Überwachungssensor erzeugten Überwachungssignale unmittelbar über den zweiten Sender an den ersten Empfänger der Steuerungsmittel kabellos übertragen werden und die Überwachungssignale von den Steuerungsmitteln als Steuersignale an eine Steuereinheit übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender der Überwachungsmittel ein Überwachungssignal mit einem geänderten Puls-Pause-Verhältnis, insbesondere einem Puls-Pause-Verhältnis von 1:5 bis 1:20, bevorzugt 1:8 bis 1:12, überträgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei intakter zu überwachender Signalstrecke der Überwachungssensor das Überwachungssignal kontinuierlich erzeugt und über den zweiten Sender an die Steuerungsmittel übermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssignal des Überwachungssensors durch mindestens einen Schwingkreis mit mindestens einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator, insbesondere einen Mikroprozessor, generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle der Überwachungsmittel nur für die Dauer eines eine Überwachung durch den Überwachungssensor erfordernden Ereignisses aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungssignal nur für die Dauer des die Überwachung auslösende Ereignisses übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Überwachungssignals über die Signalstrecke sowie dessen Übertragung an die Steuerungsmittel und die Übertragung der Aktivierungssignale an die Überwachungsmittel optisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das an die Steuerungsmittel übertragene Überwachungssignal, das von den Steuerungsmitteln an die Überwachungsmittel übertragene Aktivierungssignal und/oder das Überwachungssignal der Signalstrecke des Überwachungssensors unterschiedliche Trägerfrequenzen aufweisen.