DE19739544A1 - Sicherheitseinrichtung für motorisch angetriebene Systeme - Google Patents
Sicherheitseinrichtung für motorisch angetriebene SystemeInfo
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- E06B9/80—Safety measures against dropping or unauthorised opening; Braking or immobilising devices; Devices for limiting unrolling
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- E06B2009/6809—Control
- E06B2009/6818—Control using sensors
- E06B2009/6836—Control using sensors sensing obstacle
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine
Sicherheitseinrichtung für motorisch angetriebene Systeme,
wie z. B. Segment- oder Rolltore, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Die Sicherheitseinrichtung dient zum
Erfassen eines in der Bewegungsbahn einer Systemkomponente,
wie z. B. eines Tors, Rollgitters, Hubtors und dgl.
befindlichen Gegenstands.
Derartige Sicherheitssysteme sind beispielsweise aus
den Dokumenten DE-U-86 15 042 oder DE-A-34 16 546 bekannt. Ge
mäß der DE-U-86 15 042 ist eine aus einem Rohr aus elastome
rem Material bestehende Sicherheitsleiste eines Abschluß
profils an einer Seite mit einer Lampe und an der anderen
Seite mit einem lichtempfindlichen Widerstand versehen.
Wenn die Sicherheitsleiste auf ein Hindernis trifft, wird
der Lichtstrahl unterbrochen, wodurch ein die Motorbremse
betätigender Schaltimpuls erzeugt wird.
DE-A-34 16 546 betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum
Anhalten motorisch bewegter Gegenstände. Um ein verbesser
tes Ansprechen der eine Lichtschrankenanordnung aufweisen
den Sicherheitsvorrichtung zum Anhalten motorisch bewegter
Gegenstände zu erreichen, besteht die Lichtschrankenanord
nung aus einem Lichtgeber und einem Lichtempfänger, die an
beiden Enden einer einen Lichtkanal aufweisenden Profil
schiene angeordnet sind. Beim Auftreffen auf ein Hindernis
wird die aus einem elastisch verformbaren Material beste
hende Profilschiene unter Verringerung des Querschnitts des
Lichtkanals zusammengequetscht, so daß der Lichtstrahl un
terbrochen wird.
Bei diesen elastisch verformbaren Sicherheitsleisten
ist aber nur dann eine hinreichende Sicherheit gegen Ver
letzungen und Beschädigungen gegeben, wenn deren Verfor
mungsbereich dem Nachlaufweg der vorlaufenden Kante des Ab
schlußprofils von der Betätigung der Schalteinrichtung bis
zum vollständigen Abbremsen desselben entspricht. Aufgrund
des Gewichts und insbesondere der kinetischen Energie des
Torblatts und des Abschlußprofils ergibt sich abgesehen von
der Schaltverzögerung jedoch ein relativ langer Nachlauf
weg, so daß hohe und damit teure Sicherheitsleisten verwen
det werden müssen.
Ein weiterer Nachteil derartiger, aus profiliertem ela
stomerem Material bestehender Sicherheitsleisten besteht
abgesehen von der unvermeidbaren Betätigungskraft und der
sich aus deren Verformung ergebenden Widerstandskraft
darin, daß sich entsprechend der Auftreffrichtung Schalt
verzögerungen oder sogar Schaltausfälle ergeben können.
Aufgrund dieser Probleme ist man dazu übergegangen,
Lichtschrankenanordnungen in einem mindestens dem Nachlauf
weg des Torblatts entsprechenden Abstand vor der vorlaufen
den Kante des Abschlußprofils des Torblatts anzuordnen, so
daß die Bewegung des Torblatts angehalten wird, wenn ein
Hindernis den Lichtstrahl der Lichtschrankenanordnung unter
bricht. Da der Lichtstrahl in einem Abstand vor dem Ab
schlußprofil des Torblatts verläuft, ist sichergestellt,
daß das Abschlußprofil nicht mit einem den Lichtstrahl un
terbrechenden Hindernis in Berührung kommt.
Beispiele dafür sind in den Dokumenten EP-B-0 325 602 und
EP-B-0 284 066 aufgeführt. Aus EP-B-0 325 602 ist eine Sicher
heitsanordnung für Rolltore bekannt, bei der die Schaltein
richtung aus einer Lichtschranke besteht, deren Geber- und
Aufnehmerelemente beidseits des Abschlußprofils in einem
dem Bremsweg entsprechenden Abstand unterhalb von diesem an
Tragarmen angeordnet sind. Die Tragarme sind gleitend in
jeweiligen Halterungen geführt, welche mit einem unteren
Teil des Torblatts verbunden sind. Wenn der Tragarm gegen
den Boden oder einen Anschlag schlägt, werden die Geber- und
Aufnehmerelemente relativ zum Torblatt zu diesem hin
verschoben und gelangen zum Ende der Schließbewegung des
Tors in eine Stellung, die mindestens in der Höhe des unte
ren Abschlußrandes des Torblatts liegt.
Aus EP-B-0 284 066 ist ein Schnellauftor mit einer im Be
reich der unteren Kante des Abschlußprofils versehenen
Schalteinrichtung bekannt, die bei ihrer Betätigung die
Bremse einfallen läßt. Die Schalteinrichtung besteht aus
einer Lichtschranke, deren Geber- und Aufnehmerelemente
beidseits des Abschlußprofils in einem dem Abbremsweg ent
sprechenden Abstand unterhalb von diesem im Bereich der un
teren Enden von Stempeln angeordnet sind, die in Führungen
des Abschlußprofils oder seitlichen schwertartigen Fortsät
zen einschiebbar geführt sind. Beim Auftreffen der Stempel
auf den Boden oder einen Anschlag tauchen die Stempel in
die Führungen ein, so daß sich das Abschlußprofil auf dem
Boden abstützen kann.
In den vorstehend genannten beiden Beispielen sind das
Geber- und Aufnehmerelement an einem Teil des Torblatts an
geordnet, was dazu führt, daß die Geber- und Aufnehmerele
mente mit dem Torblatt bewegt werden. Aufgrund dieser Bewe
gung unterliegen die elektrischen Leitungen und sonstige
Bauteile des elektrischen Schaltkreises, die sich zwischen
Torblatt und Rahmen erstrecken, starken dynamischen Bela
stungen, die durch Schwingungen des Torblatts und kontinu
ierlichen Biegebeanspruchungen verursacht werden. Zudem
können sich Schmutz, Staub und Wasser auf verschiedenen
elektrischen Systembauteilen ablagern und zu einer Lei
stungsabnahme oder Fehlfunktion des Systems führen. Als
störend bei diesen bekannten Systemen erweist sich in
vielen Fällen der Umstand, daß die elektrische Versorgung
der Geber- und Aufnahmeelemente durch das Tor geführt
werden muß, so daß die Konstruktion des Tores bzw. der
Torsegmente hieran angepaßt werden muß. Dies beeinträchtigt
die Flexibilität des Anwenders, aber auch des Herstellers,
was die Gestaltung des zu überwachenden Systems anbelangt.
Bekannt sind zur Absicherung von Toren auch
Lichtgittersysteme, die entweder auf einer Seite des
Torblatts, oder aber, zur Verbesserung der Absicherung, auf
beiden Seiten des Torblatts montiert werden. Im ersteren
Fall ist kein ausreichender Personen- und Sachschutz auf
der nicht gitterbestückten Seite des Torblatts gegeben. Im
letzteren Fall ist der Aufwand zu hoch und das
Lichtgittersystem zu teuer. Außerdem ist beiden Systemen
gemeinsam, daß sie für Fehlschaltungen anfällig sind, wenn
z. B. Stromversorgungskomponenten, wie z. B. Stromkabel bei
äußeren Witterungseinflüssen in den Strahlengang des
Lichtgitters unkontrolliert eintauchen.
Allen bekannten vorstehend beschriebenen
Sicherheitseinrichtungen ist gemeinsam, daß sie entweder
einen zu großen beschränkenden Einfluß auf die
Gestaltungsmöglichkeiten des zu überwachenden Systems
haben, oder aber zur Folge haben, daß die Steuereinrichtung
für das zu überwachende Gesamtsystem relativ komplex wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Sicherheitseinrichtung für motorisch angetriebene Systeme
der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei einfacher
Montagetechnik ein Höchstmaß an Sicherheit für eine
beliebige zu überwachende Systemkomponente einerseits und
für Bedienungspersonen andererseits bietet und die mit
geringem steuerungstechnischen Aufwand auskommt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale
des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird eine autark arbeitende
Sicherheitseinrichtung geschaffen, deren Strahlenzustands-
Steuereinrichtung so arbeitet, daß bei einmal bestimmter
Position der Systemkomponente (Initialisierungsphase)
automatisch ein vorbestimmter Aktivierungs-Algorithmus für
den Strahlenschutz beispielsweise in Form einzelner
Lichtschrankensysteme ablaufen kann. Der erfindungsgemäße
Algorithmus erlaubt es, die Strahlen in die Bewegungsbahn
der Systemkomponente zu legen, so daß nunmehr ein einziges
Lichtgittersystem genügt, um die gesamte Bewegungsbahn der
Systemkomponente zu überwachen, wodurch der
vorrichtungstechnische Aufwand weiter reduziert wird. Weil
die aktuelle Stellung der Systemkomponente die
verschiedenen Aktivierungszustände der Lichtschranken
festlegt, synchronisiert sich die Sicherheitseinrichtung
selbsttätig mit der Bewegung des Tores. Eine Anbindung an
das Steuersystem der zu überwachenden Systemkomponente ist
nicht mehr erforderlich, so daß die erfindungsgemäße
Sicherheitseinrichtung quasi als "stand-alone-Lösung" für
verschiedenste bewegte Systeme nachrüstbar ist. Außerdem
wird die erforderliche Steuerschaltung einfach, und
komplexe Schnittstellen zur Steuerung des zu überwachenden
Systems können entfallen. Mit der erfindungsgemäßen
Sicherheitseinrichtung ergibt sich eine bislang nicht
realisierbare Sicherheitsstufe der Überwachung. Denn jeder
Gegenstand, der die überwachte Bewegungsfläche der
Systemkomponente, wie z. B. eines Tores, eines Autofensters
oder einer Werkzeugmaschinenkomponente berührt, führt
zwangsläufig zu einem Ansprechen der Sicherheitseinrichtung
und verhindert bereits ein Anlaufen der Antriebseinheit für
die zu überwachende Systemkomponente. Eventuelle
Steuerungsfehler, aber auch trägheitsbedingte
Bewegungsabweichungen (Nachlaufen größerer bewegter Massen)
werden so von vorneherein kompensiert.
Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist damit
individuell einsetzbar. Sie läßt sich mit beliebigen
bewegten Systemkomponenten, wie z. B. angetriebene Kfz-Fenster,
Kabinentüren, Werkzeugschlitten usw. einfach
kombinieren, ohne daß die jeweilige Antriebssteuerung der
Systemkomponente modifiziert werden müßte.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 können
marktübliche Lichtschrankenleisten verwendet werden.
Eine maximale Sicherheit wird mit der Weiterbildung des
Patentanspruchs 3 erzielt, weil damit auch beide seitlichen
Führungen vollständig gegen unbeabsichtigtes Hineingreifen
abgesichert sind. Außerdem wird hierdurch gleichzeitig eine
Abschirmung selbst empfindlicher Lichtleisten realisiert.
Grundsätzlich ist genügt zur Umsetzung des
erfindungsgemäßen Lösungsprinzips ein einziges
Strahlenpaar. Die Feinfühligkeit der Sicherheitseinrichtung
kann mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 beliebig
und nach Bedarf angehoben werden.
Der optimale Algorithmus für die Festlegung der
Aktivierungszustände der einzelnen Strahlen ist Gegenstand
der Patentansprüche 5 und 6. Mit diesem Algorithmus können
die der Reihe nach von der vorlaufenden Kante der
Systemkomponente (Tor) durchlaufenen Strahlen sequentiell
und automatisch in einen passiven Zustand X, einen
inaktiven Zustand 0 und einen aktiven Zustand 1 gebracht
werden. Diese Zustände werden mit der Bewegung der
vorlaufenden Kante sequentiell durchlaufen.
Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 kann bei
Bedarf eine Anpassung an die Bewegungsgeschwindigkeit des
Tores vorgenommen werden, um der Massenträgkeit des Tores
Rechnung zu tragen.
Die Merkmale des Patentanspruchs 8 bzw. 9 führen zu
einem vorteilhaften Signalfluß im System und zu einem
ständigen maximalen Sicherheitsstatus der Strahlen, auch
wenn die Systemkomponente nur bereichsweise zurückbewegt
wird und anschließend wieder die zu überwachende
Bewegungsrichtung hat.
Wenn eine Zwischenspeichereinrichtung gemäß
Patentanspruch 10 vorgesehen ist, kann die
Sicherheitseinrichtung gleichzeitig als Detektoreinrichtung
zur Bestimmung der Position und der Bewegungsrichtung der
Systemkomponente (Tor) herangezogen werden.
Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 wird die
in die Sicherheitseinrichtung einbezogene Maximalfläche auf
ein sinnvolles, von den betreffenden Umständen abhängiges
Maß festgelegt. Der Aufwand für die Positionsbestimmung und
damit der Sicherheitseinrichtung wird dadurch weiter
reduziert.
Mit den Merkmalen der Patentansprüche 12 und 13 kann
die Sensibilität der Sicherheitseinrichtung dort besonders
hoch gehalten werden, wo spezifische Gefahrenmuster
auftreten, wie z. B. bei Rolltoren in geringer Höhe über dem
Boden, in der sich flach bauende Ausleger von
Staplerfahrzeugen bewegen. Die Kreuzstrahltechnik gemäß
Patentanspruch 13 ermöglicht die Verwendung einfacherer und
preisgünstiger Lichtleisten.
Die Sicherheitseinrichtung ist nicht auf irgendwelche
Orientierungen der Bewegung des Systemkomponente
beschränkt.
Wenn die Leisten des Strahlen-Schutzgitters an den
Führungen angeordnet sind (Patentanspruch 14), kommt die
Strahlenfläche der Bewegungsfläche so nahe, daß bereits für
einen Großteil der Einsatzfälle eine ausreichende
Sicherheit gegeben ist.
Ein Höchstmaß an Sicherheit ergibt sich mit dem
Patentanspruch 15, mit dem besonderen Vorteil der leichten
Nachrüstbarkeit in bestehende Führungssysteme.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfin
dung werden aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Be
zugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich. Es
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines
Rolltors zeigt, für das die erfindungsgemäße
Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist;
Fig. 2 die Ansicht gemäß "II" in Fig. 1;,
Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer
Variante;
Fig. 4 eine Seitenansicht gemäß "IV" in Fig. 1;
Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht einer Variante
des Tors;
Fig. 6 den Schnitt "VI-VI" in Fig. 4;
Fig. 7 einen der Fig. 6 entsprechenden Schnitt einer
Variante des Führungsprofils;
Fig. 8 und Fig. 9 Blockschaltbilder der Ansteuer- und
Auswerteeinrichtung der Sicherheitseinrichtung;
Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der
Arbeitsweise der Sicherheitseinrichtung;
Fig. 11 die schematische Schnittansicht einer
Fahrstuhlkabine, deren Tür durch die Sicherheitseinrichtung
überwacht wird;
Fig. 12 die schematische Teilansicht eines Kfz-Fen
sters, dessen Schließbewegung durch die
Sicherheitseinrichtung überwacht wird; und
Fig. 13 die schematische Ansicht einer
Fahrstuhlanordnung an einem Gebäude mit zugehöriger
Sicherheitseinrichtung.
In der Figurenbeschreibung sind diejenigen Komponenten,
die einander entsprechen mit ähnlichen Bezugszeichen
versehen, denen lediglich eine andere Ordnungsziffer
vorangestellt ist. Nachfolgend soll zunächst anhand der
Fig. 1 bis 10 ein erstes Anwendungsgebiet der
Sicherheitseinrichtung für bewegte Tore beschrieben werden.
Ein Rolltor 11 der Breite BR und Höhe HR besteht in
bekannter Weise im wesentlichen aus zwei seitlich
angeordneten hohlen Führungsprofilen 12 und 13 mit U-för
migem Querschnitt, einem auf den seitlichen Führungspro
filen ruhenden Querträger 14, in dem ein Motor und eine vom
Motor angetriebene Wickelwelle untergebracht ist, und einem
in vertikal verlaufenden schlitzartigen Führungen in den
seitlichen Führungsprofile 12 und 13 geführten und auf der
Wickelwelle aufgewickelten flexiblen Torblatt 15.
Da das Rolltor, für das die erfindungsgemäße
Sicherheitseinrichtung verwendet wird, einem allgemein
bekannten Rolltor entspricht, wird auf eine nähere
Beschreibung des weiteren Aufbaus davon hierin verzichtet.
Dem Rolltor 11 ist eine von der Torsteuerung unabhängige,
d. h. autark arbeitende, vorzugsweise optische
Sicherheitseinrichtung zugeordnet. Hierzu ist zu beiden
Seiten des Torblatts 15 jeweils eine Leiste 17, 18 einer
Lichtgitteranordnung, beispielsweise auf der Basis von
Infrarotstrahlen angebracht, wobei eine Leiste die
Lichtsender und die andere Leiste die Lichtempfänger
aufnimmt, so daß eine Vielzahl von Einweg-Lichtschranken
mit den Strahlen 19-1 bis 19-n gebildet wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist jedem Sender ein
Empfänger zugeordnet. Außerdem verlaufen die Strahlen
zueinander parallel. Dies ist jedoch nicht zwingend
erforderlich. Einem Sender können mehrere Empfänger
zugeordnet sein. Außerdem können die Strahlen 19 auch
schräg verlaufen.
Die Leisten 17, 18 sind derart angebracht, daß die von den
Lichtstrahlen 19 aufgespannte Fläche 20 mit der von der
vorlaufenden Torkante 21 des Torblatts 15 überstrichene
Bewegungsfläche 122 (Fig. 3) zumindest eine Linie 123
(Fig. 3) gemeinsam hat. Bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 1, 2, 4 und 5 fallen die Ebenen zusammen, d. h. das
Lichtgitter liegt unmittelbar in der Schließebene des
Torblatts.
Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Leisten 17,
18, 117, 118 an den Führungsschienen 12, 13 bzw. 112, 113
angebracht sind. Gemäß Fig. 2, 4 und 5 sind sie innerhalb
der Führungsschiene bzw. des Führungsprofils 12, 13
angeordnet, bei der Ausführungsform nach Fig. 3 seitlich
der Profile 112, 113 angebracht, und zwar auf verschiedenen
Seiten des Torblatts.
Mit der Lichtschrankenanordnung wird die Schließbewegung
des Tores überwacht, um auszuschließen, daß die vorlaufende
Kante des Tores auf ein Hindernis trifft. Fig. 5 zeigt,
daß die Überwachungshöhe H entsprechend auf ein sinnvolles
Maß beschränkt sein kann, beispielsweise auf 2500 mm. Die
Figur zeigt weiter, daß die Form des Torblatts beliebig
sein kann, beispielsweise von gefalteten Segmenten 224
gebildet sein kann. Die vorlaufende Kante 221 ist wiederum
in einem Führungsprofil 213 geführt, in dem auch die
Lichtleiste 218 aufgenommen sein kann.
Fig. 6 und 7 zeigen Varianten für die Anordnung der
Lichtleisten im bzw. am betreffenden Führungsprofil:
Gemäß Fig. 6 ist das Führungsprofil 312 mit einer
weiteren, an die Lichtleiste 317 angepaßten Profilkammer
versehen, die sich an die Führungskammer 325 für eine Rolle
326 des Torblatts 315 anschließt. Ein Nachrüsten eines
Tores mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung geht
hier durch einen Austausch des Führungsprofils von statten.
Gemäß Fig. 7 kann beim Nachrüsten das Führungsprofil 412
im wesentlichen unverändert bleiben. Hier erhält der Steg
427 des Führungsprofils 412 eine Reihe von Bohrungen 428 in
einem der Lichtschrankenanordnung entsprechenden
Lochmuster. Die Leisten 417 sind auf der Außenseite des
Stegs 427 angebracht.
Damit die vom Sender zum Empfänger führenden Strahlen der
Lichtschrankenanordnung in der Bewegungsfläche der
vorlaufenden Torkante 21 verlaufen können, hat die
Sicherheitseinrichtung eine spezielle Steuerschaltung, mit
der den Strahlen sequentiell in Abhängigkeit von der
Position und der Bewegung des Torblatts verschiedene
Aktivierungszustände zugeordnet werden. Dies wird im
folgenden näher erläutert:
Jeweils derjenige Strahl 19-0, der beim Schließen des Tores der vorlaufenden Kante 21 am nächsten ist, erhält von der Steuerschaltung 40 den Aktivierungszustand NULL, d. h. beim kurz darauffolgenden Durchfahren dieses Lichtstrahls von der Kante 21, gibt diese Lichtschranke kein die Schließbewegung des Torblatts unterbrechendes Signal ab.
Jeweils derjenige Strahl 19-0, der beim Schließen des Tores der vorlaufenden Kante 21 am nächsten ist, erhält von der Steuerschaltung 40 den Aktivierungszustand NULL, d. h. beim kurz darauffolgenden Durchfahren dieses Lichtstrahls von der Kante 21, gibt diese Lichtschranke kein die Schließbewegung des Torblatts unterbrechendes Signal ab.
Alle in Bewegungsrichtung hinter dem Strahl 19-0 liegenden
Strahlen 19-x, die vom Torblatt bereits abgedeckt worden
sind, nehmen den inaktiven Zustand X ein.
Hingegen sind die Strahlen 19-1 bis 19-n im aktiven Zustand
1, d. h. jedes Hindernis im Bereich der Strahlen 19-1 bis
19-n liefert letztlich ein Ausgangssignal SA, das auf ein
Unterbrecher- oder Inverter-Relais 41 angelegt wird, um den
Antrieb des Motors zu unterbrechen oder umzukehren. Man
erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 1, daß dadurch die
Steuerung 42 des Torantriebs von der Sicherheitseinrichtung
40 losgelöst ist, d. h., daß beide Einrichtungen 40, 42
voneinander unabhängig arbeiten.
Wenn das Torblatt den Strahl 19-0 erreicht, sorgt die
Steuerschaltung dafür, daß der Strahl 19-0 zum passiven
Strahl 19-x wird, während der Strahl 19-1 zum neuen Strahl
19-0 wird. Somit gehen sämtliche Strahlen beim Schließen
des Torblatts sequentiell vom aktiven Zustand 1 in den
Übergangszustand NULL und schließlich in den passiven
Zustand x über, und zwar automatisch von der Bewegung des
Torblatts gesteuert. Eine Ausnahme bildet nur der oberste
Strahl 19-*, der mit dem Übergangszustand NULL beginnt.
Die Sicherheitseinrichtung dient gleichzeitig als
Einrichtung zur Bestimmung der Position des Torblatts.
Hierzu werden vorzugsweise beim Öffnen des Tores die
freigegebenen Strahlen sequentiell über den
Übergangszustand NULL in den aktiven Zustand 1 scharf
geschaltet.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine mögliche Ausführungsform
für die Ansteuerung des Lichtgitters und die Auswertung der
an den einzelnen Lichtschranken anliegenden Signale. Fig. 8
zeigt den Senderteil 40-2, und Fig. 9 den zugehörigen
Empfängerteil 40-1.
Mittels einer an sich bekannten Mutiplexer-Anordnung MUX 1
bis MUX 4 sind die einzelnen Sender S1 bis Sn z. B. in Form
von Leuchtdioden, und die Empfänger E1 bis En in Form von
Fototransistoren, d. h. die Lichtschranken einzeln
adressierbar und auswertbar. D. h., die einzelnen Sender,
wie z. B. Leuchtdioden sind -vom Micro-Controller gesteuert
gezielt einzeln und selektiv ein- und auszuschalten.
Andererseits können empfängerseitig die vom Empfänger, wie
z. B. von den Foto-Transistoren aufgenommenen Signale
einzeln und selektiv mittels des empfängerseitigen Micro-
Controllers ausgewertet werden. Zur Beseitigung von
Störeinflüssen können hierzu Filter- (43), Verstärker- (44)
und Schwellwertschaltungen 45 (Schmitt-Trigger) verwendet
werden.
Mit dieser Anordnung können auch gezielt bestimmte
Lichtschranken einzeln ausgeblendet werden, um
vorbestimmten Randbedingungen des Tores, wie z. B. eine
kurzzeitige Einfahrt über eine Schwellenrampe oder aber das
Vorhandensein einer momentanen hohen Schneedecke
abzubilden.
Schließlich wird anhand von Fig. 10 der der
Sicherheitseinrichtung zugrunde liegende Programmablauf
erläutert:
Im Schritt 1 erfolgt eine Initialisierung des Systems. Die Position der vorlaufenden Torkante wird bestimmt, wobei bereits hier auf die an den einzelnen Adressen anliegenden Signale zurückgegriffen werden kann. Die aktuelle Position der Torkante sei an der x-ten Adresse, d. h. am x-ten Strahl.
Im Schritt 1 erfolgt eine Initialisierung des Systems. Die Position der vorlaufenden Torkante wird bestimmt, wobei bereits hier auf die an den einzelnen Adressen anliegenden Signale zurückgegriffen werden kann. Die aktuelle Position der Torkante sei an der x-ten Adresse, d. h. am x-ten Strahl.
Wird während der Positionsbestimmung ein Gegenstand
detektiert, so gibt die Steuerschaltung ein Ausgangssignal
SA ab, d. h., die Ausgänge werden gesetzt.
Andernfalls wird das Lichtgitter ab der Position x+2
ausgewertet, d. h., die Adresse x+1 erhält den Zustand NULL
und alle Strahlen x+2 bis x+n sind aktiv.
Wird jetzt ein Hindernis erfaßt, werden die Ausgänge
gesetzt. Andernfalls läuft die Routine erneut ab.
In den Fig. 11 bis 13 sind weitere beispielhafte
Anwendungsgebiete der Sicherheitseinrichtung gezeigt:
Die Sicherheitseinrichtung ist gemäß Fig. 11 einer Kabinentür 450 zugeordnet, die horizontal schließt. Im Boden ist eine Lichtleiste 517 eingelassen, die eine komplementäre Deckenleiste (nicht gezeigt) hat. Die Tür 450 ist von einem Motor M angetrieben, der eine Steuerung 542 hat.
Die Sicherheitseinrichtung ist gemäß Fig. 11 einer Kabinentür 450 zugeordnet, die horizontal schließt. Im Boden ist eine Lichtleiste 517 eingelassen, die eine komplementäre Deckenleiste (nicht gezeigt) hat. Die Tür 450 ist von einem Motor M angetrieben, der eine Steuerung 542 hat.
Die Strahlen der Lichtleiste sind wiederum einzeln mittels
der Steuerschaltung 540 ansteuer- und auswertbar.
Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsbeispiel ist in Fig. 12
gezeigt. Hier sind Lichtleisten 617, 618 am Türrahmen
eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise im kritischen
Schließbereich BS angeordnet, so daß sich ein vollkommener
Personenschutz gegen Einklemmen von Körperteilen ergibt.
Wiederum bleibt die Steuerschaltung 642 des Fensterantriebs
660 von der Sicherheitseinrichtung unbeeinflußt. Die
Funktionsweise der Steuerschaltung 640 entspricht den
vorher beschriebenen Beispielen.
Man erkennt aus Fig. 12, daß die Lichtleisten in einfacher
Weise den Systembedingungen (Platz, Größe, Orientierung)
angepaßt werden können.
Schließlich zeigt Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel für die
Bewegungsüberwachung von Fahrstuhlkabinen 770, die sich
vertikal auf- und abbewegen. Erneut sind in der
Bewegungsebene der Kabinen Lichtleisten 717A, 717B und 717C
montiert.
Die Besonderheit dieser Variante besteht darin, daß die
Schaltung 740 so aufgebaut oder programmiert ist, daß nur
diejenigen Strahlen, die von der Kabine 770 abgedeckt sind,
den Aktivierungszustand X haben, der in Momentan-
Bewegungsrichtung nächstliegende Strahl den Zustand NULL und
alle anderen Strahlen den Zustand 1 einnehmen.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den
Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist der
Strahlenschutz nicht notgedrungen auf Lichtstrahlen
beschränkt. Auch ist es möglich, daß Sender und Empfänger
einer einzigen Führungsschiene zugeordnet sind, so daß eine
Reflexions-Lichtschranke verwendet wird. Es ist auch
möglich, mit einer Reihe von Reflexions-Lichttastern zu
arbeiten.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen kann die
Lichtquelle beispielsweise eine herkömmliche Glühlampe,
eine Leuchtdiode oder ein Laser sein. Als Lichtempfänger
kann ein lichtelektrischer Empfänger wie z. B. eine
Fotozelle, ein Fotowiderstand, ein Fotoelement oder eine
Fotodiode verwendet werden.
Die Erfindung schafft somit eine Sicherheitseinrichtung
für fremdangetriebene Systeme, zur Absicherung der Bewegung
einer Systemkomponente gegen ungewollte Kollision mit einem
in der Bewegungsbahn der Systemkomponente liegenden Objekt,
wobei die zu überwachende Systemkomponente entlang einer
vorbestimmten Bahn (Torebene ET) geführt bewegbar ist, mit
einem die Bewegungsbahn einer vorlaufenden Kante der
Systemkomponente überwachenden vorzugsweise optischen
Strahlenschutz, vorzugsweise auf der Basis von
Infrarotstrahlen, der zumindest zwei, vorzugsweise
zumindest drei bzw. eine Vielzahl von in Bewegungsrichtung
der Systemkomponente gestaffelt angeordnete, vorzugsweise
parallele Strahlen aufweist, die auf einer Seite der
Systemkomponente ausgesendet und auf der anderen Seite
empfangen oder reflektiert werden, und mit einer
Sicherheitsschaltung, mit der die Bewegung der
Systemkomponente gestoppt oder reversiert wird, wenn ein
Hindernis in der Bewegungsbahn der Systemkomponente erfaßt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenschutz
derart angeordnet ist, daß die von den Strahlen definierte
Strahlenfläche (E) mit der von der vorlaufenden Kante
überstrichenen Bewegungsfläche zumindest eine Linie
gemeinsam hat, und daß die autark arbeitende
Sicherheitseinrichtung eine Strahlenzustands-
Steuereinrichtung hat, die den Strahlen in Abhängigkeit von
der Position und der Bewegung der Systemkomponente
verschiedene Aktivierungszustände (X, NULL, 1) zuordnet.
Claims (18)
1. Sicherheitseinrichtung für fremdangetriebene Systeme,
zur Absicherung der Bewegung einer Systemkomponente
gegen ungewollte Kollision mit einem in der
Bewegungsbahn der Systemkomponente liegenden Objekt,
wobei die zu überwachende Systemkomponente entlang
einer vorbestimmten Bahn (Torebene ET) geführt bewegbar
ist, mit einem die Bewegungsbahn einer vorlaufenden
Kante der Systemkomponente überwachenden vorzugsweise
optischen Strahlenschutz (17, 18; 517; 617; 618; 717),
vorzugsweise auf der Basis von Infrarotstrahlen, der
zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei bzw. eine
Vielzahl von in Bewegungsrichtung der Systemkomponente
gestaffelt angeordnete, vorzugsweise parallele Strahlen
aufweist, die auf einer Seite der Systemkomponente
ausgesendet und auf der anderen Seite empfangen oder
reflektiert werden, und mit einer Sicherheitsschaltung,
mit der die Bewegung der Systemkomponente gestoppt oder
reversiert wird, wenn ein Hindernis in der
Bewegungsbahn der Systemkomponente erfaßt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahlenschutz derart
angeordnet ist, daß die von den Strahlen definierte
Strahlenfläche (20; 120) mit der von der vorlaufenden
Kante (21) überstrichenen Bewegungsfläche zumindest
eine Linie (123) gemeinsam hat, und daß die autark
arbeitende Sicherheitseinrichtung eine
Strahlenzustands-Steuereinrichtung (40; 540; 640; 740)
hat, die den Strahlen (19) in Abhängigkeit von der
Position und der Bewegung der Systemkomponente
verschiedene Aktivierungszustände (X, NULL, 1)
zuordnet.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strahlenfläche der Systemkomponente
eine Ebene ist.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strahlenfläche mit der
Bewegungsfläche zusammenfällt.
4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenschutz von
einem Strahlenschutzgitter gebildet ist.
5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur
Bestimmung der Position der vorlaufenden Kante (21) der
Systemkomponente vorgesehen ist, und daß die
Strahlenzustands-Steuereinrichtung (40) derart
aufgebaut ist, daß sie zumindest dem der vorlaufenden
Kante (21) am nächsten liegenden, von der
Systemkomponente (Tor 12) nicht abgedeckten Strahl (19-0)
einen inaktiven Übergangszustand (NULL) zwischen
einem Aktivzustand (1) und einem Passivzustand (X)
zuordnet.
6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Schaltung vorgesehen ist, die
während der Bewegung des motorisch angetriebenen
Systems beim Überfahren des zumindest einen im
Übergangszustand (NULL) befindlichen Strahls (19-0) den
in Bewegungsrichtung nächstliegenden Strahl (19-1) aus
dem Aktivzustand (1) in den Übergangszustand (NULL)
bringt.
7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf den
Übergangszustand (NULL) gesetzten Strahlen (19-0) mit der
Bewegungsgeschwindigkeit der Systemkomponente (Torblatt)
veränderbar ist.
8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der von der Schließkante (21)
unterbrochene und sich im Übergangszustand (NULL)
befindliche Strahl (19-0) den in
Schließbewegungsrichtung der Systemkomponente (Tor 15)
nächstliegenden und sich im Aktivzustand (1) befindlichen
Strahl (19-1) in den Übergangszustand (NULL) setzt.
9. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die sich im Passivzustand
"X" befindlichen Strahlen bei der Rückwärtsbewegung der
Systemkomponente (Tor) sequentiell in den
Aktivierungszustand "1" geschaltet werden.
10. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Speichereinrichtung vorgesehen ist, in der die
Aktivierungszustände zumindest zweier benachbarter
Strahlen laufend zwischengespeichert werden, um aus der
Änderung der Aktivierungszustände die Bewegungsrichtung
des motorisch angetriebenen Systems zu bestimmen.
11. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Strahlenschutzgitter einen Startstrahl (19-*) hat, der
in einer Ausgangsstellung des Systems, in der sich die
vorlaufende Kante außerhalb des Strahlen-Schutzgitters
befindet, den Übergangszustand (NULL) einnimmt, wobei
vorzugsweise der Startstrahl für den Fall, daß sich die
Systemkomponente (Torblatt) beim Einschalten der
Sicherheitseinrichtung innerhalb des Strahlen-
Schutzgitters befindet, selbständig ermittelt und
festgelegt wird.
12. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (SA) der
Strahlen voneinander in zu überwachender Bewegungsrichtung
(BS) des Systems abnimmt.
13. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlen-Schutzgitter
zumindest bereichsweise derart angesteuert wird, daß ein
Senderstrahl von zumindest zwei Empfängern ausgewertet wird
(Kreuzstrahl-Technologie).
14. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
13 für die Überwachung eines über Führungsschienen
geführten Körpers, wie z. B. eines Torblatts, einer
Liftkabine oder eines Verschlußkörpers, wie z. B. einer
Fensterscheibe, bei dem zumindest der vorlaufende
Abschnitt des Körpers in seitlichen Führungen geführt
ist, die an Zargen sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponenten des optischen Strahlenschutzes an den
Zargen, vorzugsweise an den Führungen angeordnet sind.
15. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leisten des als Strahlen-
Schutzgitter ausgebildeten Strahlenschutzes in die
Führungsprofile integriert sind.
16. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
15, gekennzeichnet durch die Überwachung der
Schließbewegung eines angetriebenen
Kraftfahrzeugfensters.
17. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
15, gekennzeichnet durch die Überwachung der Bewegung
einer Fahrstuhlkabine.
18. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
15, gekennzeichnet durch die Überwachung der
Schließbewegung einer Fahrstuhl-Kabinentür.
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