DE102007036677A1

DE102007036677A1 - Safety sensor for protection danger area, has arrangement of sensor elements for detection of objects inside danger area, and evaluation unit is integrated for generation of object detecting signal in dependence of sensor signal

Info

Publication number: DE102007036677A1
Application number: DE102007036677A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr. Lohmann; Volker Dr. Rohbeck; Thorsten Rauscher
Original assignee: Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-19

Abstract

The safety sensor has an arrangement of sensor elements for detection of objects inside the danger area. An evaluation unit is integrated for generation of an object detecting signal in dependence of the sensor signal generated with the arrangement of the sensor elements. A control unit (4) is integrated in the safety sensor, which is assigned to another sensor element for detection of objects in a monitored area.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a safety sensor according to the preamble of the claim 1.

Derartige Sicherheitssensoren, die insbesondere als Lichtgitter oder allgemein als optische Sicherheitssensoren ausgebildet sein können, werden in unterschiedlichen sicherheitstechnischen Applikationen, insbesondere im Bereich des Personenschutzes, eingesetzt.such Safety sensors, especially as a light grid or general can be designed as optical safety sensors are in different safety applications, in particular in the field of personal protection.

Eine spezifische sicherheitstechnische Applikation, in welcher Sicherheitssensoren dieser Art eingesetzt werden, ist eine Zugangskontrolle zu einer Maschine, Anlage oder dergleichen, von welchen Gefahren für Personen ausgehen können.A specific safety application, in which safety sensors of this kind is an access control to a machine, Plant or the like, which may pose risks to persons.

Bei derartigen Zugangskontrollen werden neben dem Sicherheitssensor, der einen bestimmten Gefahrenbereich überwacht, zusätzlich weitere Sensorsysteme eingesetzt, mittels derer wenigstens ein zusätzlicher Überwachungsbereich überwacht wird.at such access controls are used in addition to the security sensor, which monitors a certain danger area, in addition further Sensor systems used by means of which monitors at least one additional monitoring area becomes.

Ein typisches Beispiel hierfür ist eine Zugangskontrolle mit einem als Lichtgitter ausgebildeten Sicherheitssensor, in welchem eine Mutingfunktion integriert ist. Solange die Mutingfunktion nicht aktiv ist, wird durch einen Objekteingriff im Gefahrenbereich mittels des Sicherheitssensors ein definiertes Objektfeststellungssignal generiert, durch welches zur Vermeidung von Gefährdungen von Personen ein Abschaltbefehl für die zu überwachende Maschine oder Anlage generiert wird.One typical example of this is an access control with a trained as a light grid Safety sensor in which a muting function is integrated. As long as the muting function is not active, an object intervention is performed in the danger area by means of the safety sensor a defined object detection signal generated by which a shutdown command to avoid hazards to persons for the to be monitored Machine or system is generated.

Durch den Gefahrenbereich können sich jedoch nicht nur zu schützende Personen oder allgemein sicherheitskritische Objekte bewegen. Vielmehr werden auch nichtsicherheitskritische Objekte wie Werkstücke oder Paletten durch den Gefahrenbereich bewegt, um diese bestimmungsgemäß zu der Maschine oder Anlage zu transportieren. Ein Ansprechen des Lichtgitters durch einen Eingriff eines derartigen nichtsicherheitskritischen Objekts im Gefahrenbereich und ein dadurch generierter Abschaltbefehl würde zu einem unerwünschten und unnötigen Stillsetzen der Maschine führen. Um dies zu vermeiden, wird bei Erkennen des nichtsicherheitskritischen Objekts mittels des Sicherheitssensors selbst oder separater Mutingsensoren das Lichtgitter gemutet, das heißt stummgeschaltet, so dass ein Objekteingriff in den Gefahrenbereich nicht mehr zu einem Abschaltbefehl führt.By the danger area but not only to be protected Move people or safety-critical objects. Rather, be also non-safety-critical objects such as workpieces or Pallets moved through the danger zone to this purpose to the machine or plant to transport. A response of the light grid by an intervention of such a non-safety-critical object in the danger zone and a shutdown command generated thereby would become a undesirable and unnecessary Shut down the machine. To avoid this, when detecting the non-safety critical Object by means of the safety sensor itself or separate muting sensors muted the light grid, that is muted, so that An object intervention in the danger area is no longer a shutdown command leads.

Die nichtsicherheitskritischen Objekte weisen definierte Formen und Konturen auf, wobei deren Ausdehnung typischerweise kleiner ist, als die Breite des zu kontrollierenden Zugangs. Um vom nichtsicherheitskritischen Objekt nicht abgedeckte Bereiche des Zugangs zu kontrollieren, sind die zusätzlichen Sensorsysteme vorgesehen. Diese weisen typischerweise Lichtschranken oder Türschalter sowie eine Sicherheitsschaltung auf. Diese Sicherheitsschaltung dient einerseits zur Ansteuerung der Lichtschranken oder Türschalter, weiterhin werden in der Sicherheitsschaltung die von den Lichtschranken oder Türschalter generierten Sensorsignale ausgewertet um ein sicherheitsrelevantes Ausgangssignal zu erzeugen. Schließlich erfolgt in der Sicherheitsschaltung auch eine Testung der Lichtschranken.The Non-safety critical objects have defined shapes and Contours, the extent of which is typically smaller, as the width of the access to be controlled. In order of non-safety critical To control object uncovered areas of access are the additional Sensor systems provided. These typically have light barriers or door switch and a security circuit. This security circuit serves on the one hand to control the light barriers or door switches, continue to be in the safety circuit by the photoelectric or door switch generated sensor signals evaluated by a safety relevant To produce output signal. Finally, in the safety circuit also a test of the photoelectric sensors.

Der Sicherheitssensor weist einen Schaltausgang auf, über den das Objektfeststellungssignal ausgegeben wird. Weiterhin wird das in dem zweiten Sicherheitssystem mit der Sicherheitsschaltung generierte Ausgangssignal über einen weiteren, an der Sicherheitsschaltung vorgesehenen Schaltausgang ausgegeben.Of the Safety sensor has a switching output via which the object detection signal is output. Furthermore, that will generated in the second security system with the security circuit Output signal over another issued on the safety circuit switching output.

Um mit dem Objektfeststellungssignal und dem Ausgangssignal die abzusichernde Maschine oder Anlage ansteuern zu können, müssen die Schaltausgän ge miteinander verschaltet werden. Da die Schaltausgänge in moderner Bauart üblicherweise als Halbleiter-Schaltausgänge ausgebildet sind, können diese jedoch nicht direkt miteinander verdrahtet werden. Da nämlich ein Halbleiter-Schaltausgang jeweils einen Transistor aufweist, der gegen ein Spannungspotential oder gegen Massepotential geschaltet wird, um die Schaltzustände der als binäre Signale vorliegenden Objektfeststellungssignale und Ausgangssignale zu generieren, würde ein direktes Verdrahten derartiger Halbleiter-Schaltausgänge zu einem Kurzschluss führen.Around with the object detection signal and the output signal to be protected To be able to control the machine or system, the switching outputs must be connected to each other be interconnected. As the switching outputs in modern design usually as semiconductor switching outputs are trained, can however, these are not directly wired together. Because a Semiconductor switching output each having a transistor which is against a voltage potential or switched to ground potential to the switching states of the as binary signals generate present object detection signals and output signals, would be one direct wiring of such semiconductor switching outputs lead to a short circuit.

Daher müssen zur Verschaltung der Schaltausgänge weitere Schaltungskomponenten wie potentialfreie Relais oder sogar separate Steuerungen oder Rechnereinheiten vorgesehen werden, was einen unerwünscht hohen Material- und Kostenaufwand mit sich bringt.Therefore have to for interconnecting the switching outputs other circuit components such as potential-free relays or even separate controllers or computer units are provided, which an undesirable brings high material and cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitssensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher einen kostengünstigen Aufbau bei gleichzeitig hoher Funktionalität aufweist.Of the Invention is based on the object, a security sensor of to provide the aforementioned type, which is a cost-effective Structure with high functionality at the same time.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Sicherheitssensor dient zur Absicherung eines Gefahrenbereichs. In dem Sicherheitssensor ist eine Anordnung von Sensorelementen zur Detektion von Objekten innerhalb des Gefahrenbereichs sowie eine Auswerteeinheit zur Generierung eines Objektfeststellungssignals in Abhängigkeit der mit der Anordnung der Sensorelemente generierten Sensorsignale integriert. Im Sicherheitssensor ist weiterhin eine Steuereinheit integriert, welche wenigstens einem weiteren, bevorzugt externen Sensorelement zur Detektion von Objekten in einem Überwachungsbereich zugeordnet ist. Mittels der Steuereinheit wird das weitere Sensorelement angesteuert und getestet. In Abhän gigkeit der Sensorsignale des weiteren Sensorelements wird ein Ausgangssignal generiert.The safety sensor according to the invention serves to secure a danger zone. An arrangement of sensor elements for detecting objects within the danger zone and an evaluation unit for generating an object detection signal as a function of the sensor signals generated with the arrangement of the sensor elements are integrated in the safety sensor. In Si Safety sensor is further integrated a control unit which is associated with at least one further, preferably external sensor element for the detection of objects in a monitoring area. By means of the control unit, the further sensor element is activated and tested. In dependence de the sensor signals of the other sensor element, an output signal is generated.

Durch die erfindungsgemäße Integration der Steuereinheit in den Sicherheitssensor als Bestandteil eines zweiten Sicherungssystems neben dem Sicherheitssensor selbst, wird die Funktionalität des Sicherheitssensors signifikant erhöht.By the integration of the invention the control unit in the safety sensor as part of a second security system next to the security sensor itself, is the functionality of the security sensor significantly increased.

Besonders vorteilhaft ist dabei in dem Sicherheitssensor eine Rechnereinheit vorgesehen, die zugleich die Funktion der Auswerteeinheit für den Sicherheitssensor als auch die Funktion der Steuereinheit zur Ansteuerung, Testung und Auswertung der externen Sensorelemente des zweiten Sicherungssystems übernimmt. Durch diese Doppelfunktion der Rechnereinheit wird der Hardware-Aufwand zur Ausbildung der beiden Sicherungssysteme erheblich reduziert.Especially advantageous in the security sensor is a computer unit provided at the same time the function of the evaluation unit for the safety sensor as well as the function of the control unit for control, testing and evaluation of the external sensor elements of the second security system takes over. Through this dual function of the computer unit of the hardware effort is Training the two security systems significantly reduced.

Weiterhin kann durch eine redundant ausgeführte Rechnereinheit, insbesondere in Form zweier sich gegenseitig überwachender Microcontroller, das geforderte Sicherheitsniveau für den Einsatz im Bereich der Sicherheitstechnik sowohl für den Sicherheitssensor als auch für das zweite Sicherungssystem mit den externen Sensorelementen erreicht werden.Farther can be done by a redundant Computer unit, in particular in the form of two mutually monitoring Microcontroller, the required level of security for use in the field of safety technology both for the safety sensor as also for reached the second backup system with the external sensor elements become.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitssensors besteht darin, dass in diesem intern das mittels der Auswerteeinheit generierte Objektfeststellungssignal und das oder die mit der Steuereinheit generierten Ausgangssignale, vorzugsweise durch Softwarefunktionen verknüpft werden können, so dass eine externe Verschaltung von separaten Schaltausgängen des Sicherheitssensors einerseits und des zweiten Sicherungssystems andererseits entfällt, was zu einer weiteren Reduzierung des konstruktiven Aufwands führt. Hier ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Rechnereinheit die Funktion der Auswerteeinheit des Sicherheitssensors und der Steuereinheit des zweiten Sicherungssystems übernimmt, da dann in dieser Rechnereinheit nicht nur die Auswertung der Sensorsignale des Sicherheitssensors und der externen Sensor elemente des zweiten Sicherungssystems durchgeführt werden kann, sondern auch gleichzeitig eine Verknüpfung des dadurch generierten Objektfeststellungssignals und Ausgangssignals. Dadurch wird vorteilhaft bereits in der Rechnereinheit aus dem Objektfeststellungssignal des Sicherheitssensors und den Ausgangssignalen des zweiten Sicherungssystems ein gemeinsames Schaltsignal generiert, welches über einen Schaltausgang ausgegeben werden kann und mit welchem unmittelbar eine mit den Sicherungssystemen zu überwachende Maschine oder Anlage angesteuert werden kann.One Another significant advantage of the safety sensor according to the invention consists in that internally this is generated by means of the evaluation unit Object detection signal and the one or more with the control unit generated output signals, preferably by software functions be linked can, so that an external interconnection of separate switching outputs of the Security sensors on the one hand and the second security system on the other does not apply which leads to a further reduction of the design effort. Here it is particularly advantageous if a computer unit the function the evaluation unit of the safety sensor and the control unit of the second security system, because then in this computer unit not only the evaluation of the sensor signals of the safety sensor and the external sensor elements of the second Security system performed can be, but at the same time a link of the thereby generated object detection signal and output signal. This is advantageous already in the computer unit from the object detection signal of the safety sensor and the output signals of the second safety system generates a common switching signal, which is output via a switching output and with which one directly with the backup systems to be monitored Machine or system can be controlled.

Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung darin, dass mit dem Sicherheitssensor, insbesondere der Auswerteeinheit, das zweite Sicherungssystem wahlweise aktiviert und deaktiviert sowie applikationsspezifisch parametriert werden kann. Diese Kontrollfunktion und Steuerfunktion des Sicherheitssensors gegenüber dem zweiten Sicherungssystems kann besonders einfach und effizient dann durchgeführt werden, wenn eine Rechnereinheit zugleich die Auswerteeinheit als auch die Steuereinheit bildet.Finally exists an advantage of the invention in that with the safety sensor, in particular the evaluation unit, the second security system optionally activated and deactivated as well as application-specific parameters can be. This control function and control function of the safety sensor across from The second backup system can be particularly simple and efficient then done be if a computer unit at the same time the evaluation as also forms the control unit.

Der Sicherheitssensor bildet vorteilhaft ein optisches Sensorsystem, insbesondere ein Lichtgitter. Weiterhin kann der Sicherheitssensor auch von einem Kamerasystem oder einem scannenden Distanzsensor gebildet sein. Die externen Sensorelemente des zweiten Sicherungssystems können generell als optische, mechanische oder induktive Sensorelemente ausgebildet sein. Generell wird mit diesen externen Sensorelementen ein Überwachungsbereich überwacht, der den vom Sicherheitssensor überwachten Gefahrenbereich erweitert und ergänzt.Of the Safety sensor advantageously forms an optical sensor system, in particular a light grid. Furthermore, the safety sensor also from a camera system or a scanning distance sensor be formed. The external sensor elements of the second security system can generally as optical, mechanical or inductive sensor elements be educated. In general, with these external sensor elements monitors a surveillance area, the one monitored by the safety sensor Danger area expanded and supplemented.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Schematische Darstellung eines als Lichtgitter ausgebildeten Sicherheitssensors. 1 : Schematic representation of a trained as a light grid safety sensor.

2: Erste Ausführungsform von dem Sicherheitssensor gemäß 1 zugeordneten externen Sensorelements. 2 : First embodiment of the safety sensor according to 1 associated external sensor element.

3: Zweite Ausführungsform von dem Sicherheitssensor gemäß 1 zugeordneten externen Sensorelements. 3 Second Embodiment of the Security Sensor According to FIG 1 associated external sensor element.

1 zeigt schematisch als Ausführungsbeispiel eines Sicherheitssensors ein Lichtgitter 1 zur Erfassung von Objekten in einem Gefahrenbereich. Das Lichtgitter 1 umfasst eine Anordnung von Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sendern 3, die mit einer Sender-Steuereinheit 4 zyklisch einzeln nacheinander aktiviert werden. Die Empfängereinheit umfasst eine Anordnung von Empfängern 5 zum Empfang der Sendelichtstrahlen 2. Den Empfängern 5 ist eine Rechnereinheit 6 zugeordnet, die die Funktion einer Auswerteeinheit zur Steuerung des Empfängerbetriebs und zur Auswertung der an den Ausgängen anstehenden Empfängersignalen übernimmt. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Sendereinheit und die Empfängereinheit in separaten Gehäusen 7 an gegenüberliegenden Rändern des Gefahrenbereichs angeordnet. Dabei ist jedem Sender 3 jeweils ein Empfänger 5 zugeordnet, so dass bei freiem Gefahrenbereich die vom Sender 3 emittierten Sendelichtstrahlen 2 auf den Empfänger 5 treffen. Bei einem Objekteingriff in den Gefahrenbereich wird der Strahlengang der Sendelichtstrahlen 2 wenigstens eines Senders 3 unterbrochen. 1 shows schematically as an exemplary embodiment of a safety sensor, a light grid 1 for detecting objects in a hazardous area. The light grid 1 includes an array of transmitted light beams 2 emitting transmitters 3 that with a transmitter control unit 4 cyclically activated one at a time. The receiver unit comprises an array of receivers 5 for receiving the transmitted light beams 2 , The recipients 5 is a computer unit 6 assigned, which assumes the function of an evaluation unit for controlling the receiver operation and for evaluating the pending at the outputs receiver signals. How out 1 As can be seen, the transmitter unit and the receiver unit are in separate housings 7 arranged on opposite edges of the danger area. Here is each transmitter 3 one receiver each 5 assigned so that at free risk ren range from the transmitter 3 emitted transmitted light rays 2 on the receiver 5 to meet. In the case of an object intervention in the danger zone, the beam path of the transmitted light beams becomes 2 at least one transmitter 3 interrupted.

In Abhängigkeit der Empfängersignale des Empfängers 4 wird in der Auswerteeinheit ein binäres Objektfeststellungssignal generiert, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt im Gefahrenbereich befindet oder nicht. Im einfachsten Fall nimmt das Schaltsignal den Schaltzustand „freier Überwachungsbereich" ein, wenn keine der Sendelichtstrahlen 2 unterbrochen sind. Werden dagegen wenigstens die Sendelichtstrahlen 2 eines Senders 3 unterbrochen, nimmt das Schaltsignal den Schaltzustand „Objekt erkannt" ein, das heißt es liegt ein Objekteingriff im Gefahrenbereich vor. Das Lichtgitter 1 wird bevorzugt im Bereich des Personenschutzes eingesetzt. Um eine hierfür erforderliche fehlersichere Auswertung der Empfangssignale zu erzielen, weist die Rechner einheit 6 einen redundanten Aufbau auf. Im vorliegenden Fall besteht die Rechnereinheit 6 aus zwei sich gegenseitig zyklisch überwachenden Microcontrollern. Mit dem Lichtgitter 1 kann dann ein Gefahrenbereich an einer Maschine zu Zwecken des Personenschutzes überwacht werden. Dabei wird die Maschine abgeschaltet, sobald mittels des Lichtgitters 1 ein Objekteingriff im Gefahrenbereich registriert wird.Depending on the receiver signals of the receiver 4 In the evaluation unit, a binary object detection signal is generated whose switching states indicate whether or not an object is in the danger zone. In the simplest case, the switching signal assumes the switching state "free monitoring range" if none of the transmitted light beams 2 are interrupted. On the other hand, at least the transmitted light rays 2 a transmitter 3 interrupted, the switching signal assumes the switching state "object detected", ie there is an object intervention in the danger zone 1 is preferably used in the field of personal protection. In order to achieve a required fail-safe evaluation of the received signals, the computer unit 6 a redundant structure. In the present case, the computer unit exists 6 from two mutually cyclic monitoring microcontrollers. With the light grid 1 then a danger zone on a machine can be monitored for the purpose of personal safety. The machine is switched off as soon as by means of the light grid 1 an object intervention is registered in the danger area.

Das Lichtgitter 1 kann generell als Sicherheits-Lichtvorhang ausgebildet sein, wenn mit den Sendelichtstrahlen 2 ein zusammenhängendes Schutzfeld überwacht wird. Weiterhin kann das Lichtgitter 1 als mehrstrahlige Sicherheitslichtschranke ausgebildet sein. In diesem Fall werden mit den einzelnen Sendelichtstrahlen 2 diskrete, voneinander getrennte Schutzbereiche überwacht.The light grid 1 can generally be designed as a safety light curtain, if with the transmitted light beams 2 a coherent protective field is monitored. Furthermore, the light grid 1 be designed as a multi-beam safety light barrier. In this case, with the individual transmitted light beams 2 discrete, separate protection areas monitored.

Die Rechnereinheit 6 hat nicht nur die Funktion einer Auswerteeinheit zur Auswertung und Kontrolle der Signale des Empfängers 5 des Lichtgitters 1 als erstem Sicherungssystem. Zudem hat die Rechnereinheit 6 die Funktion einer Steuereinheit, welche mit externen, das heißt außerhalb des Lichtgitters 1 angeordneten Sensorelementen ein zweites Sicherungssystem bildet.The computer unit 6 not only has the function of an evaluation unit for the evaluation and control of the signals of the receiver 5 of the light grid 1 as the first security system. In addition, the computer unit has 6 the function of a control unit, which with external, that is outside the light grid 1 arranged sensor elements forms a second security system.

Ein Beispiel hierfür ist in 2 dargestellt. Dort sind die Gehäuse 7 des Lichtgitters 1 auf einer Unterlage 8 stehend dargestellt. Mit dem so angeordneten Lichtgitter 1 wird ein in einer vertikalen Ebene orientierter Gefahrenbereich überwacht.An example of this is in 2 shown. There are the housings 7 of the light grid 1 on a pad 8th shown standing. With the light grid arranged in this way 1 monitors a hazardous area oriented in a vertical plane.

Als weitere externe Sensorelemente eines zweiten Sicherungssystems sind dem Lichtgitter 1 zwei Lichtschranken 9, 10 zugeordnet. Mit den Lichtschranken 9, 10 wird ein Überwachungsbereich überwacht. Jede Lichtschranke 9, 10 weist einen Lichtstrahlen 9a, 10a emittierenden Lichtschrankensender 9b, 10b und einen Lichtstrahlen 9a, 10a empfangenden Lichtschrankenempfänger 9c, 10c auf. Die Komponenten der Lichtschranken 9, 10 sind über nicht dargestellte Anschlussleitungen an die Rechnereinheit 6 des Lichtgitters 1 angeschlossen. Die Lichtschrankensender 9b, 10b der Lichtschranken 9, 10 sind an den unteren Enden des Gehäuses 7 angeordnet. An jeweils dem oberen Ende des gegenüberliegenden Gehäuse 7 des Lichtgitters 1 ist der der Lichtschranke 9, 10 zugeordnete Lichtschrankenempfänger 9c, 10c angeordnet, so dass sich die Lichtstrahlen 9a, 10a in der Ebene des Gefahrenbereichs in dessen Mitte wie in 2 dargestellt kreuzen.As further external sensor elements of a second security system are the light grid 1 two photocells 9 . 10 assigned. With the photocells 9 . 10 a monitoring area is monitored. Every photocell 9 . 10 has a light rays 9a . 10a emitting light barrier transmitter 9b . 10b and a ray of light 9a . 10a receiving light barrier receiver 9c . 10c on. The components of the light barriers 9 . 10 are not shown connection lines to the computer unit 6 of the light grid 1 connected. The light barrier transmitter 9b . 10b the photocells 9 . 10 are at the bottom of the case 7 arranged. At each of the upper end of the opposite housing 7 of the light grid 1 is the photocell 9 . 10 assigned light barrier receiver 9c . 10c arranged so that the light rays 9a . 10a in the plane of the danger zone in the middle as in 2 cross shown.

Das Lichtgitter 1 mit dem zweiten Sicherungssystem bildet eine Zugangskontrolle an einem Zugang zu einer Maschine oder Anlage, von der Gefahren für Personen ausgehen können.The light grid 1 With the second security system, an access control forms an access to a machine or plant that may pose a risk to persons.

Die von der Rechnereinheit 6 gebildete Steuereinheit des zweiten Sicherungssystems dient zur Ansteuerung der Lichtschranken 9, 10 sowie zur Auswertung der Sensorsignale der Lichtschrankenempfänger 9c, 10c. Dabei wird in der Steuereinheit eine Objektmeldung als Ausgangssignal generiert, wenn wenigstens einer der Lichtstrahlen 9a, 10a der Lichtschranken 9, 10 unterbrochen wird.The from the computer unit 6 formed control unit of the second security system serves to control the light barriers 9 . 10 and for the evaluation of the sensor signals of the light barrier receiver 9c . 10c , In this case, an object message is generated as an output signal in the control unit, if at least one of the light beams 9a . 10a the photocells 9 . 10 is interrupted.

Weiterhin erfolgt mittels der Steuereinheit eine Testung der Lichtschranken 9, 10, wobei diese zyklisch innerhalb vorgegebener Zeitintervalle durchgeführt wird. Zur Testung einer Lichtschranke 9, 10 wird kurzzeitig der Lichtschrankensender 9b, 10b deaktiviert. Bei fehlerfrei arbeitender Lichtschranke 9, 10 empfängt der zugeordnete Lichtschrankenempfänger 9c, 10c die Lichtstrahlen 9a, 10a des zugeordneten Lichtschrankensenders 9b, 10b und generiert ein entsprechendes Sensorsignal, was in der Steuereinheit zur Durchführung des Tests ausgewertet wird. Die Testung einer Lichtschranke 9, 10 erfolgt damit durch Simulation eines Objekteingriffs, was bedeutet, dass während des Tests eine Detektion eines tatsächlich eindringenden Objekts nicht mehr möglich ist. Daher werden die Testintervalle klein gegenüber den dazwischen liegenden Zeitintervallen gewählt, innerhalb derer die Objektdetektion erfolgen kann.Furthermore, the control unit is used to test the light barriers 9 . 10 , which is performed cyclically within predetermined time intervals. For testing a light barrier 9 . 10 becomes the light barrier transmitter for a short time 9b . 10b disabled. With faultlessly working light barrier 9 . 10 receives the assigned light barrier receiver 9c . 10c the rays of light 9a . 10a the associated light barrier transmitter 9b . 10b and generates a corresponding sensor signal, which is evaluated in the control unit for performing the test. The testing of a light barrier 9 . 10 This is done by simulating an object intervention, which means that it is no longer possible to detect an actually penetrating object during the test. Therefore, the test intervals are chosen to be small relative to the intervening time intervals within which object detection can occur.

Mit dem Lichtgitter 1 und dem zugeordneten weiteren Sicherungssystem wird eine Maschine oder Anlage gesichert. Dringt ein sicherheitskritisches Objekt, insbesondere eine Person, in den Gefahrenbereich ein, so wird durch das dadurch generierte Objektfeststellungssignal des Lichtgitters 1 ein Abschaltbefehl generiert, der zum Stillsetzen der Maschine oder Anlage führt, wodurch Gefährdungen von Personen vermieden werden.With the light grid 1 and the associated further security system a machine or plant is secured. If a safety-critical object, in particular a person, penetrates into the danger area, then the object detection signal of the light grid generated thereby will result 1 generates a shutdown command that shuts down the machine or system, thereby avoiding hazards to persons.

Weiterhin werden durch den Gefahrenbereich auch nicht sicherheitskritische Objekte geführt. Im vorliegenden Fall handelt es sich hierbei um Paletten 11 definierter Größe. Eine solche Palette 11 ist in 2 dargestellt. Derartige Paletten 11 müssen der Maschine oder Anlage zugeführt oder von dieser abtransportiert werden, wobei diese durch den Gefahrenbereich bewegt werden müssen. Bei der Bewegung der Palette 11 durch den Gefahrenbereich wäre ein Ansprechen des Lichtgitters 1, das heißt eine Generierung eines Abschaltbefehls, unerwünscht. Um ein solches unnötiges Abschalten zu vermeiden, ist das Lichtgitter 1 mit einer Mutingfunktion ausgestattet. Dabei wird mit dem Lichtgitter 1 selbst erfasst, ob es sich bei einem in den Gefahrenbereich eindringenden Objekt um ein nichtsicherheitskritisches Objekt handelt. Alternativ können hierzu externe Mutingsensoren vorgesehen sein. Wird vom Lichtgitter 1 eine Palette 11, das heißt ein nichtsicherheitskritisches Objekt erkannt, ist die Mutingfunktion des Lichtgitters 1 aktiv. Bei aktivem Muting ist das Lichtgitter 1 stumm geschaltet, das heißt ein vom Lichtgitter 1 registrierter Objekteingriff führt dann nicht mehr zu einem Abschaltbefehl für die Maschine oder Anlage.Furthermore, by the Gefahrbe also not safety-critical objects. In this case, these are pallets 11 defined size. Such a pallet 11 is in 2 shown. Such pallets 11 must be supplied to or removed from the machine or equipment, which must be moved through the danger zone. When moving the pallet 11 through the danger zone would be a response of the light grid 1 that is, a generation of a shutdown command, undesirable. To avoid such an unnecessary shutdown, the light grid is 1 equipped with a muting function. It is with the light grid 1 even detects whether an object entering the danger zone is a non-safety-critical object. Alternatively, external muting sensors can be provided for this purpose. Is from the light grid 1 a pallet 11 , that is to say a non-safety-critical object is recognized, is the muting function of the light grid 1 active. With active muting, the light grid is 1 muted, that is one from the light grid 1 Registered object intervention no longer results in a shutdown command for the machine or system.

Wenn die das nicht sicherheitskritische Objekt bildende Palette 11, wie in 2 dargestellt, im Gefahrenbereich liegt, könnte seitlich von der Palette 11 ein sicherheitskritisches Objekt angeordnet sein, das dann nicht vom Lichtgitter 1 erfasst würde. Derartige zusätzliche Objekte können mit den Lichtschranken 9, 10 erkannt werden. Der Strahlengang der Lichtstrahlen 9a, 10a der Lichtschranken 9, 10 ist hierzu an die Größe der Palette 11 so angepasst, dass die Lichtstrahlen 9a, 10a durch die Palette 11 nicht unterbrochen werden. Dringt jedoch ein zweites Objekt in den Gefahrenbereich ein, so werden wenigstens die Lichtstrahlen 9a, 10a einer Lichtschranke 9, 10 unterbrochen, das heißt der Objekteingriff wird mit dem zusätzlichen, zweiten Erkennungssystem erfasst, in dem in der Steuereinheit ein entsprechendes Ausgangssignal generiert wird.If the non safety-critical object forming palette 11 , as in 2 shown, located in the danger zone, could be laterally from the pallet 11 a safety-critical object can be arranged, which is then not from the light grid 1 would be detected. Such additional objects can be used with the photoelectric sensors 9 . 10 be recognized. The beam path of the light rays 9a . 10a the photocells 9 . 10 this is due to the size of the pallet 11 adjusted so that the light rays 9a . 10a through the pallet 11 not be interrupted. However, if a second object penetrates into the danger zone, at least the light beams will become 9a . 10a a photocell 9 . 10 interrupted, that is, the object engagement is detected with the additional, second detection system in which a corresponding output signal is generated in the control unit.

In der Rechnereinheit 6 erfolgt dann eine logische Verknüpfung des mit dem Lichtgitter 1 generierten Objektfeststellungssignals und des mit dem zweiten Sicherungssystem generierten Ausgangssignals, wodurch ein Schaltsignal erhalten wird. Dieses Schaltsignal wird über einen nicht dargestellten Schaltausgang ausgegeben und wird zur Ansteuerung der Maschine oder Anlage verwendet. Die logische Verknüpfung kann im einfachsten Fall eine UND- oder ODER-Verknüpfung sein. Der Schaltsausgang ist vorteilhaft als fehlersicherer Halbleiterschaltausgang ausgebildet.In the computer unit 6 then a logical link is made with the light grid 1 generated object detection signal and the generated with the second backup system output signal, whereby a switching signal is obtained. This switching signal is output via a switching output, not shown, and is used to control the machine or system. The logical link can be an AND or OR link in the simplest case. The switching output is advantageously designed as a fail-safe semiconductor switching output.

Generell wird mit dem zweiten Sicherungssystem eine zusätzliche Absicherung derart erzielt, dass bei einer Detektion eines Objekts zusätzlich zur Palette 11 ein Abschaltbefehl für die Maschine oder Anlage generiert wird, wobei hierzu das Schaltsignal einen entsprechenden Schaltzustand einnimmt.In general, additional security is achieved with the second security system in such a way that, in the case of detection of an object, in addition to the pallet 11 a shutdown command for the machine or system is generated, for which purpose the switching signal assumes a corresponding switching state.

Weiterhin kann über die Rechnereinheit 6 die Funktion des zweiten Sicherungssystems aktiviert oder deaktiviert werden. Auch ist über die Rechnereinheit 6 eine Parametrierung dieses Sicherungssystems möglich.Furthermore, via the computer unit 6 activate or deactivate the function of the second backup system. Also is about the computer unit 6 a parameterization of this backup system possible.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 kann dahingehend modifiziert sein, dass in der Steuereinheit für jede Lichtschranke 9, 10 ein separates Ausgangssignal generiert wird, wobei diese dann mit dem Objektfeststellungssignal des Lichtgitters 1 in der Rechnereinheit 6 zur Generierung des Schaltsignals verknüpft werden.The embodiment according to 2 may be modified such that in the control unit for each light barrier 9 . 10 a separate output signal is generated, this then with the object detection signal of the light grid 1 in the computer unit 6 linked to generate the switching signal.

Alternativ können das oder die Ausgangssignale sowie das Objektfeststellungssignal separate Schaltsignale bilden, die über separate Schaltausgänge ausgegeben werden, um für unterschiedliche Steuerungsfunktionen verwendet zu werden.alternative can the output signal (s) and the object detection signal form separate switching signals that are output via separate switching outputs be in order for different control functions to be used.

3 zeigt eine Variante der Zugangssicherung gemäß 2. Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 dient das Lichtgitter 1 wiederum zur Absicherung eines in einer vertikalen Ebene orientierten Gefahrenbereichs. Die Rechnereinheit 6 des Lichtgitters 1 übernimmt in weiterer Übereinstimmung zur Ausführungsform gemäß 2 neben der Funktion als Auswerteeinheit für das Lichtgitter 1 zusätzlich die Funktion der Steuereinheit für das zweite Sicherungssystem mit den externen Sensorelementen. 3 shows a variant of the access protection according to 2 , Analogous to the embodiment according to 2 serves the light grid 1 again to secure a danger zone oriented in a vertical plane. The computer unit 6 of the light grid 1 takes over in accordance with the embodiment according to 2 in addition to the function as an evaluation unit for the light grid 1 In addition, the function of the control unit for the second security system with the external sensor elements.

Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 sind bei der Ausführungsform gemäß 3 als externe Sensorelemente zwei Türschalter 12a, 12b vorgesehen, die über nicht dargestellte Anschlussleitungen an die Rechnereinheit 6 des Lichtgitters 1 angeschlossen sind.In contrast to the embodiment according to 2 are in the embodiment according to 3 as external sensor elements two door switches 12a . 12b provided, via unillustrated connection lines to the computer unit 6 of the light grid 1 are connected.

Diese Türschalter 12a, 12b dienen zur Kontrolle der Schließpositionen von an Seitenwänden 13 schwenkbar angeordneten Schwenktüren 14a, 14b.This door switch 12a . 12b are used to control the closing positions of sidewalls 13 pivotally mounted swing doors 14a . 14b ,

3 zeigt die unmittelbar vor dem Lichtgitter 1 angeordneten Schwenktüren 14a, 14b in ihren geschlossenen Positionen, in welchen diese in einer Ebene parallel zur Ebene des Gefahrenbereichs orientiert sind. 3 shows the one immediately in front of the light grid 1 arranged swing doors 14a . 14b in their closed positions, in which they are oriented in a plane parallel to the plane of the danger zone.

Die Größen der Schwenktüren 14a, 14b sind so dimensioniert, dass in deren Schließstellung ein Zwischenraum zwischen den Kanten der Schwenktüren 14a, 14b verbleibt, der geringfügig größer ist als die Breite einer ein nichtsicherheitskritisches Objekt bildenden Palette 11. Wird dann eine Palette 11 durch den Zwischenraum zwischen den geschlossenen Schwenktüren 14a, 14b hindurch transportiert, ist durch die seitlich anschließenden Schwenktüren 14a, 14b gewährleistet, dass seitlich an der Palette 11 kein weiteres Objekt mehr durch die Schwenktüren 14a, 14b gelangen kann.The sizes of the swing doors 14a . 14b are dimensioned so that in their closed position, a gap between the edges of the swing doors 14a . 14b which is slightly larger than the width of a pallet forming a non-safety-critical object 11 , Will then be a palette 11 through the space between the closed swing doors 14a . 14b transported through, is through the laterally adjoining swing doors 14a . 14b ensures that the side of the pallet 11 no more object through the swing doors 14a . 14b can get.

In der Steuereinheit wird durch die Auswertung der Sensorsignale der Türschalter 12a, 12b geprüft, ob die Schwenktüren 14a, 14b geschlossen sind oder nicht. Das entsprechende Ausgangssignal wird wieder mit dem Objektfeststel lungssignal zur Generierung eines über den Schaltausgang ausgebbaren Schaltsignals verknüpft.In the control unit is the evaluation of the sensor signals of the door switch 12a . 12b checked if the swing doors 14a . 14b closed or not. The corresponding output signal is again linked to the object detection signal for generating a switching signal which can be output via the switching output.

Dabei erfolgt über das Schaltsignal ein Abschaltbefehl für die Maschine oder Anlage dann, wenn wenigstens einer der Türschalter 12a, 12b eine offenstehende Schwenktür 14a, 14b meldet, da in diesem Fall zusätzlich zur Palette 11 ein sicherheitskritisches Objekt neben der Palette 11 durch die Öffnung zwischen den Schwenktüren 14a, 14 gelangen könnte, was einem gefahrbringenden Zustand entspricht.In this case, a switch-off command for the machine or system then takes place via the switching signal if at least one of the door switches 12a . 12b an open swing door 14a . 14b reports, as in this case in addition to the pallet 11 a safety-critical object next to the pallet 11 through the opening between the swing doors 14a . 14 could reach, which corresponds to a dangerous state.

Ansonsten erfolgt der Betrieb der Zugangssicherung gemäß 3 analog zur Ausführungsform gemäß 2.Otherwise, the operation of the access protection takes place according to 3 analogous to the embodiment according to FIG 2 ,

11: Lichtgitterlight Curtain
22: SendelichtstrahlenTransmitted light beams
33: Sendertransmitter
44: Sender-SteuereinheitTransmitter Controller
55: Empfängerreceiver
66: Rechnereinheitcomputer unit
77: Gehäusecasing
88th: Unterlagedocument
99: Lichtschrankephotocell
9a9a: Lichtstrahlbeam of light
9b9b: LichtschrankensenderPhotocell transmitters
9c9c: LichtschrankenempfängerLight barrier receiver
1010: Lichtschrankephotocell
10a10a: Lichtstrahlbeam of light
10b10b: LichtschrankensenderPhotocell transmitters
10c10c: LichtschrankenempfängerLight barrier receiver
1111: Palettepalette
12a12a: Türschalterdoor switch
12b12b: Türschalterdoor switch
1313: SeitenwandSide wall
14a14a: Schwenktürhinged door
14b14b: Schwenktürhinged door

Claims

Security sensor for securing a hazardous area, in which an array of sensor elements for detecting objects within the danger area, and an evaluation unit for generating an object detection signal is integrated as a function of the sensor signals generated with the arrangement of the sensor elements, characterized in that in the safety sensor, a control unit is integrated which is associated with at least one further sensor element for detecting objects in a monitoring area, wherein the further sensor element is controlled and tested by means of the control unit, and an output signal is generated as a function of the sensor signals of the further sensor element.

Safety sensor according to claim 1, characterized in that this is a computer unit ( 6 ), which at the same time forms the evaluation unit and the control unit.

Safety sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the evaluation unit has a redundant Structure has.

Safety sensor according to one of claims 2 or 3, characterized in that the evaluation of two mutually supervising microcontrollers consists.

Safety sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a further sensor elements more external Sensorele elements are provided, wherein from the sensor signals this sensor elements in the control unit generates an output signal becomes.

Safety sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that as a further sensor elements more external sensor elements are provided, wherein from the sensor signals this sensor elements in the control unit a plurality of output signals to be generated.

Safety sensor according to one of claims 2 to 6, characterized in that in the computer unit ( 6 ) is generated from the object detection signal and the one or more output signals, a switching signal which is output via a switching output.

Safety sensor according to claim 7, characterized that the object detection signal and the output signal (s) be logically linked to generate the switching signal.

Safety sensor according to one of claims 2 to 6, characterized in that the object detection signal and the output signal (s) as separate switching signals over each a switching output can be output.

Safety sensor according to one of claims 7 to 9, characterized in that the one or more switching outputs as failsafe semiconductor switching outputs are formed are.

Safety sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that in this with the or can be activated by other sensor elements performed monitoring function and can be deactivated and parameterized.

Safety sensor according to claim 10, characterized in that that the activation, deactivation and parameterization of the monitoring function of the or the further sensor elements by means of the evaluation unit he follows.

Safety sensor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the one or more sensor elements be tested within predetermined time intervals by the control unit.

Safety sensor according to claim 13, characterized in that that the control unit for testing a further sensor element Test signals and sends the responses of the other sensor element be evaluated on the test signals in the control unit.

Safety sensor according to one of claims 1 to 14, characterized in that with this an access control for one Machine or plant feasible is.

Safety sensor according to claim 15, characterized in that that during an object intervention in the danger area a switching signal is generated, which is a shutdown command for the machine or plant generated.

Safety sensor according to claim 16, characterized in that that this has a muting function.

Safety sensor according to claim 17, characterized that the muting function when detecting a non-safety critical Object is active, whereby with activated Muting function an object intervention does not result in a shutdown command in the danger area.

Safety sensor according to claim 18, characterized that the detection of non-safety critical objects by means of Sensor elements of the safety sensor itself or by means of external Muting sensors done.

Safety sensor according to one of Claims 1 to 19, characterized in that it has a light grid ( 1 ).

Safety sensor according to claim 20, characterized in that this sensor elements as an array of transmitted light beams ( 2 ) emitting transmitters ( 3 ) as well as transmitted light beams ( 2 ) receiving recipients ( 5 ) having.

Safety sensor according to one of claims 1 to 21, characterized in that the one or more sensor elements are formed by optical, mechanical or inductive sensor elements.

Safety sensor according to claim 22, characterized in that the further sensor elements of light barriers ( 9 . 10 ) or door switches ( 12a . 12b ) are formed.