DE102008056508B3

DE102008056508B3 - Universelle optoelektronische Schließkantensicherung

Info

Publication number: DE102008056508B3
Application number: DE102008056508A
Authority: DE
Inventors: Jörg Brech
Original assignee: WITT SENSORIC GmbH
Current assignee: WITT SENSORIC GmbH
Priority date: 2008-11-08
Filing date: 2008-11-08
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2028-11-09

Abstract

Universelle optoelektronische Schließkantensicherung, die wahlweise direkt über ein Kabel oder kabellos mit der Maschinensteuerung verbunden werden kann. Diese Aufgabenstellung wurde nach Anspruch 1 gelöst, indem der Sender und/oder der Empfänger über interne Messeinrichtungen zur Überprüfung der Betriebsspannung verfügen, mit denen die gewünschte Betriebsart und damit die unterschiedlichen Ausgangsfrequenzen abhängig von der anliegenden Betriebsspannung eingestellt werden. Damit kann sie sowohl in Verbindung mit Spiralkabeln bzw. Schleppketten als auch mit kabellosen Übertragungssystemen eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine universelle optoelektronische Schließkantensicherung, die wahlweise direkt über ein Kabel (2) oder kabellos (10) mit der Maschinensteuerung (1) verbunden werden kann.
Schließkantensicherungen haben einen breiten Einsatzbereich und sind überall vorgeschrieben, wo an automatisch bewegten Maschinen oder Maschinenteilen, insbesondere Toren, Türen und Fenstern Hindernisse erkannt werden müssen und die gefahrbringende Bewegung aus Sicherheitsgründen gestoppt werden muss.
Als Schutzeinrichtung an Toranlagen werden standardmäßig optoelektronische Schließkantensicherungen, bestehend aus Sender (4) und Empfänger (5) nach dem aus DE 102005011216 A1 und DE 102007028979 A1 bekannten Verfahren beispielsweise in den technischen Ausführungen als im Gummihohlprofil verlaufendes System oder als vorauseilende Schließkantensicherung nach DE 3709592 A1 eingesetzt.
Als Verbindung zwischen dem Sender, dem Empfänger und der Maschinensteuerung hat sich ein 3-poliges Kabel (15) als Standard etabliert. Hierüber werden die Sensoren mit 12 V-Gleichspannung (6) mit bis zu 70 mA versorgt und das Ausgangssignal (8) des Empfängers (5) zur Maschinensteuerung übertragen. Dieses Ausgangssignal (8) ist bei freier Sicht, also ohne dass ein Hindernis den Lichtstrahl (18) dämpft, ein Rechtecksignal mit 500 bis 2000 Hz. Der Empfänger (5) erzeugt dieses Signal durch Demodulation des empfangenen Lichts (18). Bei Lichtstrahlunterbrechung bleibt das Ausgangssignal (8) auf einem konstanten Spannungspegel.
Das Ausgangssignal (8) wird von der Maschinensteuerung (1) ausgewertet. Ein Abweichen der Soll-Frequenz nach oben oder unten bewertet die Maschinensteuerung (1) als Fehler bzw. als ausgelöste Schließkantensicherung (4 + 5). Folglich stoppt die Maschinensteuerung (1) die gefahrbringende Bewegung.
Das Kabel (2) zwischen Maschinensteuerung (1) und Schließkantensicherung (4 + 5) wird durch die Schließbewegungen ständigen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Daher werden zunehmend kabellose Übertragungssysteme (2) zwischen Maschinensteuerung (1) und Schließkantensicherung (16 + 17) eingesetzt.
In der DE 10 2007 006 485 A1 und der WO 03/069352 A2 sind technische Lösungen beschrieben, bei der die optoelektronischen Sender (16) und Empfänger (17) der Schließkantensicherung mit Hilfe von Übertragungsmodulen (9 + 11) kabellos mit der Maschinensteuerung verbunden sind. neben optoelektronischen Übertragungsverfahren auch Funk-Systeme bekannt. Die Energieversorgung der Sensoren wird dabei durch Akkus oder Batterien realisiert.
Da die bisher üblichen optoelektronischen Schließkantensicherungen (4 + 5) für den kabelgebundenen Betrieb (1) vorgesehen sind und daher eine relativ hohe Leistungsaufnahme haben, würden diese beim Einsatz im kabellosen Betrieb (2) zum schnellen Verbrauch der Batterien (12) bzw. zum häufigen Nachladen der Akkumulatoren führen. Für eine praxistaugliche Lösung ist eine energiesparende Schließkantensicherung (16 + 17) notwendig. Diese Energieeinsparung wird unter anderem durch eine reduzierte Ausgangsfrequenz (14) mit weniger als 500 Hz und eine abgesenkte Betriebsspannung (13) mit weniger als 12 V erreicht.
Durch die veränderten Betriebsparameter dieser energiesparenden Schließkantensicherung (16 + 17) ist diese nicht mehr kompatibel zu den bestehenden kabelgebundenen Systemen (4 + 5), die mit einem Kabel (2) direkt mit der Maschinensteuerung (1) verbunden sind. Für die kabelgebundenen Systeme (4 + 5) hat sich eine 12 V-Betriebsspannung (6) mit bis zu 70 mA Stromaufnahme und eine Ausgangsfrequenz (8) von 500 bis 2000 Hz als Standard etabliert. Für die energiesparenden Schließkantensicherungen (16 + 17) haben sich als Betriebsspannung (13) typisch 5 V mit maximal 2 mA Stromaufnahme und eine Ausgangsfrequenz (14) von typisch 200 ... 400 Hz als Standard etabliert.
In der Praxis bedeutet dies, dass sich zwei unterschiedliche Varianten von Schließkantensicherungen (4 + 5 und 16 + 17) im Einsatz befinden, die nicht miteinander kompatibel sind.
Aufgabe der Erfindung war es, eine optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) zu entwickeln, die für beide Betriebsarten, kabelgebunden (3) und kabellos (4), gleichermaßen geeignet ist. In der Praxis vereinfachen sich dadurch Lagerhaltung und Ersatzteilversorgung erheblich und eine Verwechselungsgefahr kann ausgeschlossen werden.
Diese Aufgabenstellung wurde nach Anspruch 1 gelöst, indem die universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) eine interne elektronische Überwachung der Betriebsspannung zur Einstellung der Ausgangsfrequenz der Schließkantensensoren nutzt und somit automatisch eine Anpassung für den kabelgebundenen oder kabellosen Betrieb vornimmt. Die universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) liefert so für die kabelgebundene (3) oder kabellose (4) Betriebsart, die für sie richtigen Ausgangsfrequenzen (8 + 14).
In der 1 ist die kabelgebundene Betriebsart dargestellt, bei der die Maschinensteuerung (1) mit der optoelektronischen Schließkantensicherung (4 + 5) direkt über ein Kabel (2) verbunden ist, um die Sensoren (4 + 5) mit Strom zu versorgen und das Ausgangssignal des Empfängers (5) zur Maschinensteuerung (1) zu übertragen.
In der 2 ist die kabellose Betriebsart dargestellt, bei der die Maschinensteuerung (1) mit der optoelektronischen Schließkantensicherung (16 + 17) über eine kabellose Übertragungsstrecke (10) beispielsweise mittels Funk- oder Infrarot-Transceiver (9 + 11) verbunden ist. Die Stromversorgung der Sensoren (16 + 17) erfolgt über Batterien oder Akkus (12), die im Übertragungsmodul (11) enthalten sein können. Um die Kompatibilität mit bestehenden Steuerungen zu gewährleisten, ist in einem der Übertragungsmodule (9 oder 11) ein Umsetzer enthalten, der die reduzierte Ausgangsfrequenz (14) auf 500 bis 2000 Hz heraufsetzt, die von der Maschinensteuerung (1) ausgewertet werden kann.
Die 5 zeigt eine technische Ausführung der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung (19 + 20), welche durch Messung der Betriebsspannung mit Hilfe von einem internen Messeingang (21) im Sender (19) und/oder mit Hilfe von einem internen Messeingang (22) im Empfänger (20) die gewünschte Ausgangsfrequenz (8 oder 14) für den kabelgebundenen (3) oder kabellosen Betrieb (4) erzeugt. Die in der schematischen Darstellung eingezeichneten Bauteile Verpolschutzdiode (23), Spannungsregler (24), Kondensatoren (25), sowie die Sendediode (26) und die Fotodiode (27) sind zum besseren Verständnis beigefügt.
In 6 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Schließkantensicherung (19 + 20) dargestellt. Hier erfolgt die Umschaltung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) durch Umpolung der Betriebsspannung (6 oder 13 und 7). Hierfür wird die Spannung vor dem Brückengleichrichter (28) am internen Messeingang (21) des Senders (19) und/oder am internen Messeingang (22) des Empfängers (20) gemessen und die Ausgangsfrequenz (8 oder 14) abhängig von der Polarität der Betriebsspannung (6 oder 13 und 7) gewählt.
In 7 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Ausgangsfrequenz (8 oder 14) durch Anlegen einer bestimmten Spannung (29) an extra dafür vorgesehene Eingänge (30 + 31) der Sender (19) und/oder Empfänger (20) selektiert werden kann. Besonders einfach ist die Verwendung bereits vorhandener Spannungen wie 0 V und Betriebsspannung. Durch die Festlegung von mehr als zwei Schaltpotentialen, können auch mehr zwei Betriebsarten ausgewählt werden.
Die Ausführung in 8 erlaubt die Auswahl der gewünschten Ausgangsfrequenz (8 oder 14) durch externe Beschaltung der dafür vorgesehene Eingänge (30 + 31) der Sender (19) und/oder Empfänger (20) mit einem passiven (z. B. Widerstand, Kondensator) oder aktiven (z. B. Zenerdiode) Bauteil (32). Auch dieses Verfahren erlaubt die Unterscheidung von mehr als zwei Betriebsmodi.
Die in den 5 bis 8 dargestellten Ausführungen der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung (19 + 20) erweitern deren Einsatz für viele Anwendungen, die über die ursprüngliche Aufgabenstellung hinausgehen.
Die Funktionsblöcke Senderansteuerung (33) und Empfängerauswertung (34) sind so ausgestaltet, dass diese die Wahl der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) nach dem Einschalten der Betriebspannung (6 oder 13) der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung (19 + 20) erkennen. Außerdem kann die Wahl der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) zusätzlich in regelmäßigen Abständen überprüft werden und gegebenenfalls korrigiert werden.
Der besondere wirtschaftliche Vorteil der universellen Schließkantensicherung (19 + 20) besteht darin, dass die Anwender von kabelgebundenen (3) und kabellosen (4) Schließkantensicherungen (19 + 20) nur noch eine Variante sowohl bei Erstausrüstung, sowie bei Reparatur und Wartung benötigen.

1: Maschinensteuerung
2: Kabelverbindung (z. B. Spiralkabel, Schleppkette)
3: Anschlussdose
4: Sender der optoelektron. Schließkantensicherung für kabelgebundenen Betrieb
5: Empfänger der optoelektr. Schließkantensicherung für kabelgebundenen Betrieb
6: Betriebsspannung 12 VDC
7: Betriebsspannung 0 V
8: Ausgangsfrequenz 500 bis 2000 Hz
9: steuerungsseitiges Modul zur kabellosen Übertragung (Transceiver)
10: kabellose Übertragungsstrecke
11: schließkantenseitiges Modul zur kabellosen Übertragung (Transceiver)
12: Batterien/Akkus
13: Betriebsspannung < 12 VDC
14: Ausgangsfrequenz < 500 Hz
15: Kabel, 3-polig
16: Sender der optoelektronischen Schließkantensicherung für kabellosen Betrieb
17: Empfänger der optoelektronischen Schließkantensicherung für kabellosen Betrieb
18: Lichtstrecke mit moduliertem Infrarot-Licht
19: Sender der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung
20: Empfänger der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung
21: Interner Messeingang des Senders
22: Interner Messeingang des Empfängers
23: Verpolschutzdiode
24: Spannungsregler
25: Kondensatoren
26: Sendediode
27: Fotodiode
28: Brückengleichrichter
29: Spannungsquelle
30: Konfigurationseingang des Senders
31: Konfigurationseingang des Empfängers
32: Externes Bauteil zur Konfiguration
33: Senderansteuerung
34: Empfängerauswertung

Claims

Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (19) und/oder der Empfänger (20) der universellen optoelektronischen Schließkantensicherung (19 + 20) über interne Messeinrichtungen (21 + 22) verfügen, mit denen die Betriebsart der Senderansteuerung (33) und/oder Empfängerauswertung (34) durch automatische Anpassung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) durch die Höhe der angelegten Betriebsspannung (6 oder 13) eingestellt wird.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im kabellosen Betrieb die Ausgangsfrequenz (14) typisch zwischen 200 und 400 Hz liegt und die Betriebsspannung (13) typisch 3 bis 9 VDC beträgt und im kabelgebundenen Betrieb die Ausgangsfrequenz (8) typisch zwischen 500 und 2000 Hz liegt und die Betriebsspannung (6) typisch 12 VDC beträgt.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass durch Erkennen der Polarität der anliegenden Betriebsspannung (6 oder 13 und 7) die Einstellung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) automatisch erfolgt.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an zusätzlichen Leitungen (30 + 31) vom Sender (19) und/oder Empfänger (20) die angelegte Spannung und Polarität erkannt wird und die Einstellung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) automatisch erfolgt.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass an zusätzlichen Leitungen (30 + 31) vom Sender (19) und/oder Empfänger (20) passive oder aktive Bauteile (32) erkannt werden und die Einstellung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) abhängig von den angeschlossenen Bauteilwerten erfolgt.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) nach dem Einschalten automatisch erkannt wird.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Ausgangsfrequenz (8 oder 14) zusätzlich in regelmäßigen zeitlichen Abständen automatisch überprüft und gegebenenfalls umgeschaltet wird.
Universelle optoelektronische Schließkantensicherung (19 + 20) für den kabelgebundenen und kabellosen Betrieb nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass auch mehr als zwei unterschiedliche Ausgangsfrequenzen eingestellt werden können.