DE1130979B

DE1130979B - Safety device for monitoring the approach of a transport device driven on a track, preferably a crane, to an obstacle

Info

Publication number: DE1130979B
Application number: DES54866A
Authority: DE
Inventors: Erwin Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1957-08-23
Filing date: 1957-08-23
Publication date: 1962-06-07

Description

Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung der Annäherung eines auf einer Bahn angetriebenen Transportgerätes, vorzugsweise eines Kranes, an ein Hindernis Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung der Annäherung eines auf einer Bahn angetriebenen Transportgerätes, vorzugsweise eines Kranes, an ein Hindernis. Es ist bekannt, Überwachungen nach dem Radarprinzip mittels einer von einem Sender erzeugten und von einem Empfän-;er aufgenommenen, zwischen Transportgerät und Hindernis reflektierten Überwachungsstrahlung vorzunehmen. Bei einer solchen Überwachung, die natürlich auch durch Strahlungen im sichtbaren Spektralgebiet sinngemäß durchzuführen ist, können Gefahrenmomente entstehen, wenn die Überwachungseinrichtung aus irgendeinem Grund gestört wird und dadurch ganz oder teilweise ausfällt.Safety device for monitoring the approach of one on one Train driven transport device, preferably a crane, to an obstacle The invention relates to a safety device for monitoring the approach a transport device driven on a track, preferably a crane, an obstacle. It is known, surveillance according to the radar principle by means of a generated by a transmitter and recorded by a receiver, between the transport device monitoring radiation reflected from the obstacle. With such a Monitoring, which of course also by means of radiation in the visible spectral range is to be carried out, hazards can arise if the monitoring device is disrupted for any reason and therefore fails in whole or in part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit einer lochen Überwachungslage zu erhöhen und dafür zu sorgen, daß die Sicherheitsvorrichtung auch bei Störungen anspricht.The invention has for its object to punch the security of a Increase surveillance situation and ensure that the safety device also responds in the event of malfunctions.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Empfänger abwechselnd von der Überwachungsstrahlung und von einer den Zwischenraum nicht durchlaufenden Vergleichsstrahlung getroffen wird, und daß an den Empfänger ein phasenempfindliches Steuergerät angeschlossen ist, das den Antrieb des Transportgerätes über Relais in der Weise steuert, daß der Antrieb nur beim ungestörten Empfang der Vergleichsstrahlung eingeschaltet und von einer bestimmten Stärke der empfangenen überwachungsstrahlung an jedoch ausgeschaltet ist.According to the invention this is achieved in that the receiver alternately from the monitoring radiation and from one that does not pass through the space Comparison radiation is taken, and that the receiver receives a phase-sensitive Control unit is connected, which drives the transport device via relay controls in such a way that the drive only when there is undisturbed reception of the reference radiation switched on and of a certain strength of the received monitoring radiation on but off.

Durch die Einführung einer immer unmittelbar zwischen Sender und Empfänger wirksamen phasenverschobenen Vergleichsstrahlung findet eine ständige Selbstüberwachung der Sicherheitsvorrichtung statt, weil. beim Ausfall der Vergleichsstrahlung das Steuergerät ebenfalls anspricht. Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht werden, daß bei Anordnung von Sender und zugehörigem Empfänger auf der gleichen Seite auf der Senderseite reflektierende Mittel vorgesehen sind, die einen Strahlenanteil als Vergleichsstrahlung unmittelbar auf den Empfänger werfen, während ein anderer Teil der vom .Sender ausgehenden Strahlung am Hindernis reflektiert wird und als Überwachungsstrahlung auf den Empfänger fällt.By introducing an always directly between sender and receiver effective phase-shifted comparison radiation is subject to constant self-monitoring the safety device in place because. if the comparison radiation fails Control unit also responds. The invention can be implemented in the manner that when the transmitter and associated receiver are arranged on the same side reflecting means are provided on the transmitter side, which have a portion of the rays Throw radiation directly onto the receiver as comparison radiation, while another Part of the radiation emitted by the transmitter is reflected on the obstacle and as Monitoring radiation falls on the receiver.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Erfindung in der Weise anwenden, daß am Transportgerät und am Hindernis je ein aus Sender und Empfänger bestehendes Aggregat und reflektierende Mittel angeordnet sind, derart, daß die Überwachungsstrahlung des einen Aggregats und die Vergleichsstrahlung des anderen Aggregats jeweils durch die gleiche Fläche reflektiert werden. Das Hindernis kann dabei von einem zweiten ebenfalls angetriebenen Transportgerät, z. B. einem zweiten Kran gebildet werden. Durch die Vergleichsstrahlungen überwachen sich die beiden Systeme gegenseitig, so daß z. B. der Ausfall eines die Überwachungsstrahlung zurückwerfenden Reflektors das Steuergerät zum Ansprechen bringt, da dann auch gleichzeitig die Vergleichsstrahlung des anderen Systems ausfallen würde.In a particularly advantageous manner, the invention can be in the manner use that one transmitter and one receiver each on the transport device and on the obstacle existing aggregate and reflective means are arranged such that the Monitoring radiation from one unit and the comparison radiation from the other Aggregate are reflected by the same surface. The obstacle can while by a second also driven transport device, for. B. a second Crane to be formed. The two monitor each other through the comparison radiation Systems mutually so that z. B. the failure of a reflecting the monitoring radiation Reflector brings the control unit to respond, because then at the same time the Comparative radiation from the other system would fail.

Das Überwachungsprinzip nach der Erfindung läßt sich in besonders zweckmäßiger Weise mit Lichtstrahlung verwirklichen, wobei als Sender eine Lichtquelle und als Empfänger eine Photozelle dient. Man kann dann am Sender ein umlaufendes optisches Glied in Verbindung mit einem Hohlspiegel anordnen und durch eine solche optische Einrichtung in an sich bekannter Weise einen parallel zu sich selbst periodisch wandernden Fahrstrahl erzeugen, der während einer halben Periode als Überwachungsstrahl wirkt und während der anderen Halbperiode über die reflektierenden Mittel als Vergleichsstrahl unmittelbar auf die Photozelle gelenkt wird. Auf diese Weise erhält man eine Phasenverschiebung von 180° zwischen Überwachungsstrahl und Vergleichsstrahl.The monitoring principle according to the invention can be in particular realize expedient way with light radiation, with a light source as a transmitter and a photocell serves as a receiver. You can then have a circulating on the transmitter Arrange optical member in connection with a concave mirror and through such optical device in a manner known per se a periodic parallel to itself generate wandering driving beam that acts as a monitoring beam for half a period acts and during the other half period via the reflecting means as a comparison beam is directed directly to the photocell. In this way a phase shift is obtained of 180 ° between the monitoring beam and comparison beam.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf .die schematischen Fig.1 bis 3 näher beschrieben.An embodiment of the invention is referred to below on .die schematic Fig.1 to 3 described in more detail.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine lichtelektrische Sicherheitsvorrichtung, die die Annäherung zweier auf der gleichen Bahn laufender Kräne 1 und 2 überwacht.The embodiment shows a photoelectric safety device, which monitors the approach of two cranes 1 and 2 running on the same track.

Gemäß Fig. 1 ist auf dem Kran 1 ein als Lichtschrankengerät bekanntes Gerät 3 untergebracht, in dem das von einer Glühlampe 4 erzeugte Licht durch eine Optik 5 gebündelt und auf ein in der Brennebene eines parabolisch gekrümmten Spiegels 7 angeordnetes Spiegelpolygon 6 geworfen wird. Das Spiegelpolygon 6 wird von einem nicht dargestellten Synchronmotor angetrieben. Aus dem Gerät 3 tritt infolgedessen ein Fahrstrahl 8 aus, der periodisch parallel zu sich selbst im Bereich a von oben nach unten wandert. Ein gleiches Gerät 3' ist auf dem Kran 2 angeordnet, so däß ein im Bereich a' periodisch wandernder Fahrstrahl 8' entsteht. Auf dem Kran 2 ist ein Rückstrahler 9 derart angebracht, daß er von dem vom Gerät 3 des Kranes 1 ausgehenden Fahrstrahl 8 getroffen wird. Der Rückstrahler 9 besteht in bekannter Weise aus einer Vielzahl von Tripelprismen und hat infolgedessen die Eigenschaft, den auftreffenden Fahrstrahl 6 unabhängig von dessen Einfallswinkel in sich selbst zurückzuwerfen. Der so reflektierte Fahrstrahl 8 gelangt über einen halbdurchlässigen Spiegel 10 auf eine Photozelle 11 des Gerätes 3. In gleicher Weise ist auf dem Kran 1 ein mit dem Gerät 3' zusammenwirkender Rückstrahler 9' angebracht.According to FIG. 1, a device 3 known as a light barrier device is accommodated on the crane 1, in which the light generated by an incandescent lamp 4 is bundled by an optic 5 and thrown onto a mirror polygon 6 arranged in the focal plane of a parabolically curved mirror 7. The mirror polygon 6 is driven by a synchronous motor, not shown. As a result, a driving beam 8 emerges from device 3, which periodically travels parallel to itself in area a from top to bottom. The same device 3 'is arranged on the crane 2 , so that a driving beam 8' is created which moves periodically in the area a '. A reflector 9 is mounted on the crane 2 in such a way that it is hit by the beam 8 emanating from the device 3 of the crane 1. The reflex reflector 9 consists in a known manner of a multiplicity of triple prisms and consequently has the property of reflecting the impinging driving beam 6 back into itself regardless of its angle of incidence. The driving beam 8 reflected in this way reaches a photocell 11 of the device 3 via a semitransparent mirror 10.

In der unteren Hälfte des Bereiches a wird der Fahrstrahl 8 durch einen auf dem Kran 1 angeordneten Winkelspiegel 12 aufgefangen und auf den Rückstrahler 9' geworfen, so daß er von dort in sich selbst zurückgespiegelt auf die Photozelle 11 des Gerätes 3 gelangt. Der Fahrstrahl 8 wirkt infolgedessen in der ersten Halbperiode - solange er die obere Hälfte des Bereiches a überstreicht - als Überwachungsstrahl, der vom Rückstrahler 9 des Kranes 2 zurückgeworfen wird; in der zweiten Halbperiode beim Überstreichen der unteren Hälfte des Bereiches a wirkt der Fahrstrahl 8 indessen als Vergleichsstrahl, der, ohne den Kran 2 zu treffen, vom Rückstrahler 9' auf die Photozelle 11 des Gerätes 3 zurückgespiegelt wird.In the lower half of area a, the driving beam 8 is captured by a corner mirror 12 arranged on the crane 1 and thrown onto the reflector 9 'so that it is reflected back onto the photocell 11 of the device 3 from there. As a result, the driving beam 8 acts in the first half period - as long as it sweeps over the upper half of the area a - as a monitoring beam which is reflected by the reflector 9 of the crane 2; In the second half-cycle when sweeping over the lower half of area a, the driving beam 8 acts as a comparison beam which, without hitting the crane 2, is reflected back by the reflector 9 'onto the photocell 11 of the device 3.

In sinngemäßer Weise wird der Fahrstrahl 8' während einer Halbperiode über den Winkelspiegel 12' geleitet und vom Rückstrahler 9 in das Gerät 3' zurückgeworfen. Jeder der Rückstrahler 9, 9' reflektiert also sowohl einen Überwachungsstrahl des einen als auch einen Vergleichsstrahl des anderen Gerätes.In an analogous manner, the driving beam 8 'is guided over the corner mirror 12' for a half period and reflected by the reflector 9 into the device 3 ' . Each of the reflectors 9, 9 'thus reflects both a monitoring beam from one device and a comparison beam from the other device.

Wenn man annimmt, der Krane befinde sich in größerer Entfernung vom Kran 1, also außerhalb der Gefahrenzone, so empfängt die Photozelle 11 (Fig. 3) des Gerätes 3 lediglich periodisch Lichtimpulse (v) (Fig. 2) durch den vom Rückstrahler 9' zurückgeworfenen Vergleichsstrahl, da bei großer Entfernung die vom Empfänger aufgenommene Intensität des Überwachungsstrahls praktisch zu Null wird (vgl. Fig: 2 a). Das gleiche gilt von der Photozelle des Gerätes 3' auf dem Kran 2. Solange die Photozellen der Geräte 3 und 3' nur Vergleichsstrahlenimpulse (v) erhalten, kann der Antrieb der beiden Kräne 1 und 2 eingeschaltet werden. Die Einschaltung der Kranantriebe wird durch Steuergeräte überwacht, die an die Photozellen der Geräte 3, 3' angeschlossen sind. Bei einer Annäherung der Kräne 1 und 2 an den Gefahrenbereich werden beiderseits die rückgestrahlten Überwachungsstrahlungen an den Photozellen der Geräte 3; 3' wirksam. Die Photozellen erhalten also zusätzlich um 180° phasenverschobene überwachungsstrahlenimpulse (ü) (vgl. Fig. 2b); deren Intensität mit zunehmender Annäherung wächst (vgl. Fig. 2 c). Bei einer solchen Beaufschlagung der Photozellen müssen die Steuergeräte für eine Ausschaltung der Kranantriebe sorgen.If one assumes that the crane is at a greater distance from the crane 1, i.e. outside the danger zone, the photocell 11 (Fig. 3) of the device 3 only receives periodic light pulses (v) (Fig. 2) by the reflector 9 ' reflected comparison beam, since at a great distance the intensity of the monitoring beam recorded by the receiver becomes practically zero (see Fig. 2a). The same applies to the photocell of the device 3 'on the crane 2. As long as the photocells of the devices 3 and 3' only receive comparison beam pulses (v), the drive of the two cranes 1 and 2 can be switched on. The activation of the crane drives is monitored by control devices that are connected to the photocells of devices 3, 3 '. When the cranes 1 and 2 approach the danger zone, the reflected monitoring radiation on the photocells of the devices 3; 3 'effective. The photocells also receive monitoring beam pulses (ü) phase-shifted by 180 ° (see FIG. 2b); the intensity of which increases with increasing approach (cf. FIG. 2 c). If the photocells are acted upon in this way, the control units must ensure that the crane drives are switched off.

Eine Ausschaltung der Kranantriebe muß auch gewährleistet sein, wenn die Vergleichsstrahlenimpulse (v) ausfallen oder mit verminderter Intensität auftreten (vgl. Fig: 2 d), was z. B. durch Ausfall einer Lichtquelle oder Photozelle oder durch starke Verschmutzung eines der Rückstrahler 9, 9' verursacht sein könnte. Wenn also z. B. der Rückstrahler 9 verschmutzt ist, so daß das Gerät 3 eine gefährliche Annäherung des Kranes 2 nicht registrieren würde, so findet trotzdem eine Abschaltung der Kranantriebe statt, weil dann auch der Vergleichsstrahl des Gerätes 3' von dem verschmutzten Rückstrahler 9 nicht ordnungsgemäß zurückgeworfen werden würde.Switching off the crane drives must also be guaranteed if the comparison beam pulses (v) fail or occur with reduced intensity (see. Fig: 2 d), which z. B. by failure of a light source or photocell or could be caused by heavy soiling of one of the reflectors 9, 9 '. So if z. B. the reflector 9 is dirty, so that the device 3 is dangerous If the approach of crane 2 would not register, a shutdown still takes place the crane drives instead, because then the comparison beam of the device 3 'from the soiled reflector 9 would not be reflected back properly.

Die zur Ausführung der hier geschilderten Schaltvorgänge erforderlichen Steuergeräte, die in, Abhängigkeit von den auf die Photozellen wirkenden Lichtimpulse den Kranantrieb steuern, können in verschiedener Weise ausgebildet werden.The ones required to carry out the switching operations described here Control devices that, depending on the light pulses acting on the photocells control the crane drive can be designed in various ways.

Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Steuergerätes zeigt das Schaltbild der Fig. 3.The circuit diagram shows an embodiment of such a control unit of Fig. 3.

Indem man den Synchronmotor des Spiegelpolygons 6 aus einem Wechselstromnetz speist, kann man mühelos erreichen, daß die Lichtimpulse nach Frequenz und Phase mit der Netzwechselspannung synchron sind. Die von einer Photozelle 11 abgegebenen, mit der Netzfrequenz phasengleichen Spannungsimpulse werden einem gegebenenfalls mehrstufigen Wechselstrom-Verstärker 13 zugeführt. Mit 18 ist ein Kopplungskondensator bezeichnet, mit 19 der Gitterableitwiderstand der Röhre 20. Der Wechselstromanteil des Spannungsabfalls am Anodenwiderstand 21 der Röhre 20 wird über einen Kopplungskondensator '22 auf die Gitter zweier Röhren 23 und 24 gegeben, die einen Gegentaktverstärker 14 bilden. Die Kathoden der Röhren 23 und 24 sind mit einer Mittelanzapfung 25 der Sekundärwicklung eines Netztransformators 15 verbunden. Die Anoden der Röhren liegen über Relais 16 und 17 an den Enden der Sekundärwicklung. Parallel zu den Relais 16 und 17 liegen Glättungskondensatoren 26 und 27. By feeding the synchronous motor of the mirror polygon 6 from an alternating current network, it is easy to achieve that the light pulses are synchronous in terms of frequency and phase with the alternating current voltage. The voltage pulses emitted by a photocell 11 and in phase with the mains frequency are fed to an optionally multi-stage alternating current amplifier 13. 18 denotes a coupling capacitor, 19 the grid leakage resistor of the tube 20. The alternating current component of the voltage drop across the anode resistor 21 of the tube 20 is passed through a coupling capacitor 22 to the grid of two tubes 23 and 24 , which form a push-pull amplifier 14 . The cathodes of the tubes 23 and 24 are connected to a center tap 25 of the secondary winding of a mains transformer 15. The anodes of the tubes are connected to the ends of the secondary winding via relays 16 and 17. Smoothing capacitors 26 and 27 are parallel to the relays 16 and 17.

Die Wirkungsweise dieser Schaltanordnung ist folgende: An den Röhren'23 und 24 liegen als Anodenspannungen zwei gegenphasige Wechselspannungen mit Netzfrequenz an, von denen eine phasengleich mit der Netzspannung ist und .die andere 180° phasenverschoben dazu. Die Röhre 23 ist leitend während der positiven Halbwelle der Netzspannung und Röhre 24 während der negativen Halbwelle. Die Röhre 23 verstärkt daher die von der Überwachungsstrahlung herrührenden Impulse Ü und die Röhre 24 die von der Vergleichsstrahlung herrührenden Impulse V. Sofern die Impulse ü eine gewisse Höhe erreichen, spricht das Relais 16 an und schaltet dabei über einen Kontakt den Antrieb ab. Das gleiche geschieht durch das Relais 17, wenn die Impulse V eine gewisse Größe unterschreiten und das Relais 17 daher abfällt.The mode of operation of this switching arrangement is as follows: The tubes 23 and 24 have two antiphase alternating voltages with mains frequency as anode voltages, one of which is in phase with the mains voltage and the other is 180 ° out of phase with it. The tube 23 is conductive during the positive half-wave of the mains voltage and tube 24 during the negative half-wave. The tube 23 therefore amplifies the pulses U originating from the monitoring radiation and the tube 24 amplifies the impulses V originating from the comparison radiation. If the impulses U reach a certain level, the relay 16 responds and switches off the drive via a contact. The same happens through the relay 17 when the pulses V fall below a certain size and the relay 17 therefore drops out.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Safety device for monitoring the approach of a transport device driven on a track, preferably a crane, to an obstacle by means of a monitoring radiation generated by a transmitter, passing through the space between the transport device and the obstacle and directed to a receiver, characterized in that the receiver (11) is alternately hit by the monitoring radiation and by a reference radiation that does not pass through the space, and that a phase-sensitive control device (14) is connected to the receiver (11), which drives the transport device (1) via relays (16, 17) controls in such a way that the drive is only switched on when the reference radiation is received undisturbed and is switched off from a certain strength of the received monitoring radiation.

2. Safety device according to claim 1, characterized in that that when the transmitter and associated receiver are arranged on the same side the transmitter side reflecting means (12, 9 ') are provided which have a beam component Throw as a comparison radiation directly on the receiver, while another Part of the radiation emitted by the transmitter is reflected on the obstacle and as Monitoring radiation falls on the receiver.

3. Safety device according to claim 2, characterized in that the transport device (1) and the obstacle (2) each have a transmitter and receiver unit (3, 3 ') and reflective means (12, 12', 9, 9 ') are arranged in such a way that the monitoring radiation of one unit (3) and the reference radiation of the other unit (3 ') are each reflected by the same surface (9).

4. Safety device according to claim 3, characterized in that a rotating optical member (6) in connection with a concave mirror (7) is arranged on the transmitter, through which a parallel to itself periodically wandering light beam is generated in a manner known per se, and that the light beam acts as a monitoring beam during half a period and during the other half period is guided directly onto the photocell (11) as a comparison beam via the reflecting means (12, 12 ', 9, 9').

5. Safety device according to claim 3 or 4, characterized in that that known per se for the reflection of the monitoring beam and the comparison beam Reflex reflectors (e.g. triple reflectors) are used, in which the incident light beam is reflected back into itself regardless of the angle of incidence.

6. Safety device according to one of claims 1 to 5, characterized in that phase and frequency the radiation of the phase and frequency of a mains alternating voltage which hits the receiver (11) corresponds, and that the phase-sensitive control unit is a push-pull amplifier stage (14) contains, in each of their anode circuits fed by the mains alternating voltage Switching relay (16, 17) is arranged, which responds when the received Pulses exceed or fall below a certain value. Considered Publications: German Patent No. 937 973.