DE102007063821B3

DE102007063821B3 - Vorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen

Info

Publication number: DE102007063821B3
Application number: DE102007063821.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kagerer; Markus Schillo
Original assignee: Fraba BV
Current assignee: Cedes AG
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2027-03-15

Abstract

Vorrichtung (1) zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen umfassend mindestens einen ersten und einen zweiten optischen Überwachungssensor (2, 3, 4) zur Überwachung einer ersten und einer zweiten nichtkabelgebundenen, optischen Signalstrecke (SE), welche jeweils mindestens einen Sender (6, 7, 9) zum Senden von optischen Überwachungssignalen sowie einen Empfänger (5, 8,10) zum Empfangen von optischen Überwachungssignalen aufweisen,wobei durch die Empfänger (5, 8) der Überwachungssensoren ein Empfangsbestätigungssignal beim Empfang eines Überwachungssignals erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungssensoren (2, 3, 4) zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale mindestens einen Mikroprozessor aufweisen,wobei die Sender (6, 7, 9)und/oder Empfänger (5, 8, 10) der Überwachungssensoren (2, 3, 4) Mittel zur Veränderung des Tastverhältnisses der Überwachungs- und/oder der Empfangsbestätigungssignale aufweisen, wobei weitere Signale oder Bedingungen zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale berücksichtigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen umfassend mindestens einen ersten und einen zweiten optischen Überwachungssensor zur Überwachung einer ersten und einer zweiten nichtkabelgebundenen, optischen Signalstrecke, welche jeweils mindestens einen Sender zum Senden von optischen Überwachungssignalen sowie einen Empfänger zum Empfangen von optischen Überwachungssignalen aufweisen, wobei durch die Empfänger der Überwachungssensoren ein Empfangsbestätigungssignal beim Empfang eines Überwachungssignals erzeugbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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. Typische Anwendungsgebiete sind beispielsweise automatisch schließende bzw. motorgetriebene Industrietore. Aufgrund der Robustheit und der einfachen Handhabbarkeit werden häufig optische Überwachungssensoren in entsprechenden Vorrichtungen verwendet. Diese Überwachungssensoren weisen jeweils einen Sender und einen Empfänger auf, zwischen welchen ein optisches Signal übermittelt wird, so dass bei einer Unterbrechung der nicht-kabelgebundenen Signalstrecke ein Steuerungssignal bzw. ein Auswertesignal erzeugt werden kann. Hierbei liegt ein hoher Verkabelungsaufwand vor.
Die CH 571 258 A5 beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, bei der mindestens zwei Überwachungssensoren, jeweils bestehend aus einem Sender und einem Empfänger, in Serie geschaltet sind. Hierbei ist ein Mittel zum Weiterleiten des Empfangsbestätigungssignals des Empfängers vorgesehen, um trotz eines verringerten Verkabelungsaufwandes die einwandfreie Funktionsweise der Vorrichtung zu gewährleisten.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche den Verkabelungsaufwand deutlich verringert und damit weitere Anwendungsmöglichkeiten von optischen Überwachungssensoren ermöglicht. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorteilhafte Verwendungen vorzuschlagen.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe für eine gattungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Überwachungssensor zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale mindestens einen Schwingkreis mit einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator, insbesondere einen Mikroprozessor aufweist, wobei der Sender und/oder Empfänger des Überwachungssensors Mittel zur Veränderung des Tastverhältnisses der Überwachungs- und/oder der Empfangsbestätigungssignale aufweisen, wobei weitere Signale oder Bedingungen zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale berücksichtigt sind. Der Schwingkreis mit einem Verzögerungsglied stellt die einfachste Variante zur Erzeugung von periodischen Überwachungs- und/oder Empfangssignalen dar. Wohingegen über einen Frequenzgenerator die Frequenz des Signals und dessen Form variiert werden kann. Der Mikroprozessor ermöglicht durch dessen Programmierbarkeit nicht nur eine einfache Realisierung eines Frequenzgenerators, sondern ermöglicht zusätzlich die Berücksichtigung weiterer Signale oder Bedingungen zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale. Dadurch, dass Sender und/oder Empfänger der Überwachungssensoren Mittel zur Veränderung des Tastverhältnisses der Überwachungs- und/oder der Empfangsbestätigungssignale aufweisen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich ihres Energieverbrauches optimiert werden.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Frequenz der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale 200 Hz bis 2,5 kHz beträgt, wobei üblicherweise ein Rechtecksignal verwendet wird. Der Energieverbrauch der Vorrichtung wird maßgeblich bestimmt durch die Dauer und Anzahl der gesendeten Überwachungs- und Empfangsbestätigungssignale bzw. -impulse. Über eine Veränderung des Tastverhältnisses kann die Dauer des Sendevorganges und damit auch der Energieverbrauch minimiert werden. Das maximal mögliche Tastverhältnis wird dann erreicht, wenn das Überwachungssignal nicht mehr von einem Störungssignal, beispielsweise einer Störung durch elektrische Entladungen, unterschieden werden kann. Das Tastverhältnis kann beispielsweise in einem Bereich von 1:1 bis 1:20 eingestellt werden.
Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als Mittel zum Weiterleiten der Empfangsbestätigungssignale kabelgebundene Signalleitungen vorgesehen. Es ist aber auch denkbar, die Empfangsbestätigungssignale kabellos, beispielsweise per Funkübertragung, induktiv oder optisch an den Sender zu übermitteln. Hierdurch wird ein Verkabelungsaufwand weiter reduziert.
Bevorzugt ist der Überwachungssensor als optische Schaltleiste ausgebildet. Bei einer optischen Schaltleiste sind der Sender und der Empfänger des Überwachungssensors in einem flexiblen Profil eingebettet, welches beispielsweise aus einem flexiblen Elastomer besteht. Damit sind der Sender und der Empfänger vor möglichen Beschädigungen geschützt. Darüber hinaus gewährleistet die optische Schaltleiste, dass aufgrund der Verwendung des zumeist geschlossenen, flexiblen Profils die nichtkabelgebundene, optische Signalstrecke der Überwachungssignale besser vor Fremdlichteinflüssen geschützt ist.
Um Fremdlichteinflüsse zu reduzieren bzw. auszuschließen, sind vorzugsweise Sender vorgesehen, welche die Überwachungssignale über eine Trägerfrequenz aussenden. Beispielsweise wird bei der Übertragung der Überwachungssignale auf der optischen, nichtkabelgebundenen Signalstrecke das Überwachungssignal mit einer Trägerfrequenz von 38 kHz moduliert.
Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Empfänger vorgesehen, welche die Signalform der Überwachungssignale unverändert als Empfangsbestätigungssignale verwenden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet die unveränderte Verwendung der Signalform der Überwachungssignale, dass beispielsweise deren Form, beispielsweise eine Rechteckform, und/oder deren Frequenz für die Empfangsbestätigungssignale verwendet wird. Es schließt aber auch mit ein, dass beispielsweise die gleiche oder eine andere Trägerfrequenz oder ein anderes Tastverhältnis, d. h. PulsPause Verhältnis, für das Empfangsbestätigungssignal verwendet wird.
Weist der Überwachungssensor flankengesteuerte Sender und/oder Empfänger auf, wird einerseits eine zuverlässige Signalerkennung durch Sender und Empfänger erreicht. Andererseits kann die Dauer des Sendevorgangs des Überwachungs- bzw. Empfangsbestätigungssignals mit Beginn der Flanke des Signals eingestellt werden.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bewegungsüberwachung von beweglichen Teilen, insbesondere Maschinenenteilen, Schiebetoren, Türen und Karusselltüren gelöst. Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung wird auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen anhand einer Vorrichtung 1 zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen, die mehrere in Serie geschaltete Überwachungssensoren 2, 3, 4 aufweist. Die drei Überwachungssensoren 2, 3, 4 umfassen jeweils einen Sender S und einen Empfänger E. Nicht dargestellt in der Zeichnung sind die in den Senden S und den Empfängern E vorgesehenen Signalerzeugungsmittel, mit welchen die Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale erzeugt werden. Zwischen den Sendern S und den Empfängern E befindet sich die nichtkabelgebundene, optische Signalstrecke SE, über welche optische Überwachungssignale vom Sender S an den Empfänger E übermittelt werden. Eine Unterbrechung dieser optischen, nichtkabelgebundenen Signalstrecke, beispielsweise durch ein in der Bewegungsrichtung eines Tores auftretendes Hindernis, wird durch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwacht.
Empfängt der Empfänger 5 des ersten Überwachungssensors 2 ein Überwachungssignal des Senders 6, so erzeugt dieser auf der Signalleitung 11 und 12 ein Empfangsbestätigungssignal, welches dem Sender 6 des ersten Überwachungssensors 2 und dem Sender 7 des zweiten Überwachungssensors 3 übermittelt wird. Beide Sender 6, 7 erzeugen nun solange das Empfangsbestätigungssignal des ersten Empfängers 5 anliegt ihrerseits ein Überwachungssignal, welches über die nichtkabelgebundene, optische Signalstrecke SE sowohl an den Empfänger des ersten Überwachungssensors 2 als auch des zweiten Überwachungssensors 3 gesandt wird.
Hierdurch werden periodische Überwachungs- und Empfangsbestätigungssignale erzeugt. Vorzugsweise beträgt die Frequenz der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale 200 Hz bis 2,5 kHz. Auf der nichtkabelgebundenen Signalstrecke SE wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Überwachungssignal mit einer Trägerfrequenz moduliert. Die Trägerfrequenz des Überwachungssignals auf der nichtkabelgebundenen Signalstrecke beträgt üblicherweise 38 kHz. Es können aber auch andere Trägerfrequenzen verwendet werden. Durch die Modulation mit einer Trägerfrequenz können Einflüsse von Fremdlicht wirkungsvoll unterdrückt werden.
Der Empfänger 8 des zweiten Überwachungssensors 3 ist seinerseits mit dem Sender 9 des dritten Überwachungssensors 4 über eine beispielsweise kabelgebundene Signalleitung 14 verbunden, so dass bei Erzeugung eines Empfangsbestätigungssignals durch den Empfänger 8 des zweiten Überwachungssensors 3 der Sender 9 des dritten Überwachungssensors 4 seinerseits ein Überwachungssignal an den Empfänger 10 des dritten Überwachungssensors 4 sendet.
Im soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind beispielhaft drei Überwachungssensoren 2, 3, 4, welche üblicherweise als optische Schaltleisten ausgebildet sind, in Serie geschaltet. Die Kette an Überwachungssensoren bzw. optischer Schaltleisten kann aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beliebig fortgesetzt werden, ohne dass eine Vielzahl an Signalleitungen, wie es bei einer Parallelschaltung der Überwachungssensoren notwendig wäre, verwendet werden müssen.
Der Empfänger 10 des dritten Überwachungssensors 4 ist mit einer Auswerteeinheit 13 verbunden. Diese Auswerteinheit 13 kann beispielsweise ein Teil einer Steuereinheit sein, kann aber auch beispielsweise zur Weitergabe eines Steuersignals an eine Steuereinheit eine Signalauswertung vornehmen.
An der schematischen Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann leicht gesehen werden, dass eine Unterbrechung der optischen, nichtkabelgebundenen Signalstrecken SE oder im Störungsfalle auch der kabelgebundenen Signalleitungen für die Empfangsbestätigungssignale dazu führt, dass Empfangsbestätigungssignale nicht an den nächsten Sender 6, 7, 9 bzw. die Auswerteeinheit 13 durch den zugehörigen Empfänger 5, 8 10 weitergeleitet werden. Dies führt dazu, dass an der Auswerteeinheit 13 kein periodisches Signal mehr anliegt. Eine Störung kann insofern schnell und zuverlässig festgestellt bzw. angezeigt werden.

Claims

Vorrichtung (1) zur Überwachung von Maschinenbewegungen, beweglichen Teilen von Maschinen, Toren, Türen und dergleichen umfassend mindestens einen ersten und einen zweiten optischen Überwachungssensor (2, 3, 4) zur Überwachung einer ersten und einer zweiten nichtkabelgebundenen, optischen Signalstrecke (SE), welche jeweils mindestens einen Sender (6, 7, 9) zum Senden von optischen Überwachungssignalen sowie einen Empfänger (5, 8,10) zum Empfangen von optischen Überwachungssignalen aufweisen, wobei durch die Empfänger (5, 8) der Überwachungssensoren ein Empfangsbestätigungssignal beim Empfang eines Überwachungssignals erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungssensoren (2, 3, 4) zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale mindestens einen Mikroprozessor aufweisen, wobei die Sender (6, 7, 9) und/oder Empfänger (5, 8, 10) der Überwachungssensoren (2, 3, 4) Mittel zur Veränderung des Tastverhältnisses der Überwachungs- und/oder der Empfangsbestätigungssignale aufweisen, wobei weitere Signale oder Bedingungen zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale berücksichtigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungssensoren (2, 3, 4) zur Erzeugung der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale mindestens einen Schwingkreis optional mit einem Verzögerungsglied oder einen Frequenzgenerator aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Überwachungs- und/oder Empfangsbestätigungssignale 200 Hz bis 2,5 kHz beträgt.
Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (11, 12, 14) zum Weiterleiten der Empfangsbestätigungssignale der Empfänger der Überwachungssensoren (2, 3, 4) kabelgebundene Signalleitungen vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Überwachungssensor (2, 3, 4) als optische Schaltleiste ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sender (6, 7, 9) vorgesehen ist, der die Überwachungssignale über eine Trägerfrequenz aussendet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Empfänger (5, 8, 10) vorgesehen ist, der die Signalform der Überwachungssignale unverändert als Empfangsbestätigungssignale verwendet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungssensor (2, 3, 4) einen flankengesteuerten Sender (6, 7, 9) und/oder Empfänger (5, 8, 10) aufweist.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bewegungsüberwachung von beweglichen Teilen, insbesondere Maschinenenteilen, Toren, Schiebetoren, Türen und Karusselltüren.