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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Beispielsweise dienen Lichtgitter für die Sicherheitstechnik zur Absicherung von gefahrbringenden Maschinen, wie Gesenkbiegepressen, Stanzmaschinen, Schneidwerkzeugen, Schweißrobotern und dergleichen. Das Lichtgitter bzw. Sicherheitslichtgitter schützt dabei vor unzulässigem Eindringen in Gefahrenbereiche, indem das durch das Sicherheitslichtgitter aufgespannte Schutzfeld auf Verletzung durch ein Objekt überwacht wird. Wird das Schutzfeld verletzt, gibt das Sicherheitslichtgitter ein entsprechendes Sicherheitsschaltsignal aus, das z. B. ein Abschaltsignal für die gefahrbringende Maschine sein kann. Derartige Lichtgitter als Sicherheitssensoren müssen zuverlässig arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) und in der Applikation die Norm EN13849 für Maschinensicherheit.
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Die Sicherheitslichtgitter bestehen in der Regel aus zwei optischen Einheiten, wobei in der einen optischen Einheit eine Reihe Lichtsender und in der anderen optischen Einheit eine entsprechende Reihe Lichtempfänger angeordnet ist, so dass einzelne Lichtsender und Lichtempfänger sich paarweise gegenüberliegen und zwischen sich das Schutzfeld des Sicherheitslichtgitters bilden. Bei Unterbrechung wenigstens eines Lichtstrahls, was durch einen Lichtempfänger detektiert wird, erfolgt die Ausgabe des Sicherheitsschaltsignals.
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Wenn berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (Abkürzung BWS), wie beispielsweise Lichtgitter hintertretbar sind, müssen abhängig von einem zu erzielenden Sicherheitsniveau weitere Schutzmaßnahmen zur Absicherung verwendet werden, wie z. B. ein Hintertretschutz, der ein unerkanntes Hintertreten einer Primärabsicherung unmöglich macht. Bei Sicherheits-Lichtvorhängen sieht eine Anwendung häufig so aus, dass eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung vertikal als primäre Schutzeinrichtung angebracht wird und eine weitere horizontale als Hintertretschutz. Wenn nun Werkstoffe, z. B. Sägespäne aus der Anlage herausfallen, kann es sein, dass die horizontale BWS darauf anspricht, d. h. eine Verletzung ihres Schutzfeldes erkennt und die Anlage daraufhin abschaltet. Diese störenden Abschaltungen und damit verbundenen Maschinenstillstände sollen möglichst vermieden werden.
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Häufig wird durch nationale Normen eine Rücksetztaste beim Einsatz von Sicherheitssystemen gefordert, damit ein automatischer Wiederanlauf vermieden wird. Genau dieser automatische Wiederanlauf stellt eine große Herausforderung für die Anlageverfügbarkeit dar. Die Betätigung der Rücksetztaste ist für die Anwender eine störende Handlung. Ziel ist es, Stoppzeiten der Anlage so kurz wie möglich zu halten.
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Die Anlagenverfügbarkeit ist sehr wichtig für die Anlagenbetreiber.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sicherheitssystem bereitzustellen, welches eine höhere Verfügbarkeit und eine höhere Produktivität ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sicherheitssystem mit wenigstens einem ersten Sicherheitssensor zur Überwachung eines Primärgefahrenbereichs, wobei der erste Sicherheitssensor eine erste Steuer- und Auswerteeinheit aufweist, und mit wenigstens einem zweiten Sicherheitssensor zur Überwachung eines Sekundärgefahrenbereichs, wobei der zweite Sicherheitssensor eine zweite Steuer- und Auswerteeinheit aufweist, wobei der Sekundärgefahrenbereich nur durch den Primärgefahrenbereich erreichbar ist, wobei der erste Sicherheitssensor und der zweite Sicherheitssensor elektrisch oder elektronisch verbunden sind, wobei der erste Sicherheitssensor oder der zweite Sicherheitssensor ausgebildet ist, mindestens ein Objektfeststellungssignal auszugeben, wobei eine Auswertung des ersten Sicherheitssensors und des zweiten Sicherheitssensors durch die erste Steuer- und Auswerteeinheit und/oder durch die zweite Steuer- und Auswerteeinheit erfolgt, wobei die erste Steuer- und Auswerteeinheit und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit über Sicherheitsschaltausgänge oder mindestens eine sichere Kommunikationsschnittstelle mit einem Aktor verbunden ist und die erste Steuer- und Auswerteeinheit und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet sind, den Aktor zu starten, sobald in dem Primärgefahrenbereich und in dem Sekundärgefahrenbereich keine Objekte detektiert sind.
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Gemäß der Erfindung erfolgt eine gemeinsame Auswertung der ersten und zweiten Sicherheitssensoren in einer der beiden Auswerteeinheiten bzw. in beiden Auswerteeinheiten der Sicherheitssensoren. Somit ist zunächst keine zusätzliche externe Logikauswertung wie beispielsweise eine externe speicherprogrammierbare Steuerung mehr notwendig.
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Gemäß der Erfindung ist es lediglich erforderlich, das Objektfeststellungssignal beispielsweise über die sicheren Steuerleitungen an eine Maschine oder Anlage weiterzuleiten, um die Maschine bzw. Anlage stoppen und starten zu können. Die gesamte Funktionslogik ist durch die erste und/oder zweite Auswerteeinheit gebildet. Die Funktionslogik wird bereits fertig bereitgestellt, so dass keine zusätzliche Programmierung mehr notwendig wird.
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Das Objektfeststellungssignal ist vorzugsweise ein sicheres Objektfeststellungssignal. Das Objektfeststellungssignal wird beispielsweise auf zwei Sicherheitsschaltausgängen ausgegeben. Ein Sicherheitsschaltausgang wird auch als OSSD bezeichnet. Die Abkürzung OSSD steht für Output Safety Switching Device und ist beispielsweise durch einen Halbleiterausgang gebildet, der eine Schaltspannung von 24 V aufweist.
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Das Objektfeststellungssignal kann jedoch auch als sicheres Signal über die sichere Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise über eine Datenleitung, beispielsweise eine Busleitung, beispielsweise eine Ethernet-Leitung, ein ASI (Aktor Sensor Interface), einen Interbus, einen Profibus oder eine sichere Busleitung, beispielsweise die sicheren Varianten von ASI-Bus, Interbus oder beispielsweise Profibus ausgegeben bzw. übertragen werden. Weiter kann das Objektfeststellungssignal auch über ein EFI-Bus (Enhanced Funktion Interface) der Firma SICK ausgegeben werden, welches ein sicheres Bussystem ist.
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Gemäß der Erfindung ist es lediglich notwendig, dass der erste Sicherheitssensor seinen Status dem zweiten Sicherheitssensor übermittelt und/oder der zweite Sicherheitssensor seinen Status dem ersten Sicherheitssensor übermittelt. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn ein Schutzfeldstatus oder ein Status der sicheren Ausgänge übermittelt wird.
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Bei den Sicherheitssensoren kann es sich um verschiedene bzw. unterschiedliche Sicherheitssensoren handeln.
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Gemäß der Erfindung kann auf ein manuelles Rücksetzen bzw. auf eine Wiederanlaufsperre verzichtet werden. Der Wiederanlauf erfolgt automatisch, wenn in dem Primärgefahrenbereich und dem Sekundärgefahrenbereich keine Objekte mehr detektiert werden.
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Dabei kann auch optional ein sequentielles frei werden des Sekundärgefahrenbereichs und anschließendes frei werden des Primärgefahrenbereichs ausgewertet werden. Durch die Sequenzüberwachung kann ebenfalls ein manuelles Rücksetzen vermieden werden und ein automatischer Wiederanlauf ermöglicht werden, wenn der Sekundärgefahrenbereich und danach der Primärgefahrenbereich innerhalb einer gewissen Zeitspanne wieder frei werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die erste Steuer- und Auswerteeinheit und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit mit der sicheren Kommunikationsschnittstelle mit einer sicheren Steuerung eines Aktors verbunden, wobei Informationen des Aktors mittels der sicheren Kommunikationsschnittstelle der ersten Steuer- und Auswerteeinheit und/oder der zweiten Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt werden. Dadurch erhält die Steuer- und Auswerteeinheit Informationen von der Steuerung des Aktors, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit des Sicherheitssensors ausgehend von diesen Informationen eine Beurteilung der Gefahrenbereiche bzw. von Schutzfeldern vornehmen kann.
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Durch den automatischen Wiederanlauf ist es nun möglich, dass eine Kollaboration bzw. Kooperation zwischen dem Aktor und den Sicherheitssensoren möglich ist.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, dass ein Roboter ein Absetzen einer Palette über die sichere Kommunikationsschnittstelle einer der Steuer- und Auswerteeinheiten mitteilt. Daraufhin kann einer der Sicherheitssensoren aufgrund der Informationen in der Steuer- und Auswerteeinheit den Bereich für die Palette maskieren und die Palette in dem Primärgefahrenbereich bzw. dem Sekundärbereich erlauben. Beispielsweise erfolgt in dem Primärgefahrenbereich und dem Sekundärgefahrenbereich eine Ausblendung des Bereichs der Palette oder ein Überbrücken bzw. Muting in dem Bereich. Eine Person kann die Palette nun abholen und/oder einer Anlage zuführen. Setzt der Roboter die Palette an einer falschen Stelle ab, so bemerkt dies der Sicherheitssensor und kann eine entsprechende Meldung abgeben. Gleiches gilt, falls sich die Person in einem falschen Bereich aufhält oder bewegt.
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In Weiterbildung der Erfindung steuert die sichere Steuerung des Aktors den Aktor abhängig von detektierten Objekten in dem Primärgefahrenbereich und/oder dem Sekundärgefahrenbereich.
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Dadurch ist eine verbesserte Kollaboration bzw. Kooperation zwischen dem Aktor und den Sicherheitssensoren möglich ist.
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Beispielsweise ist es möglich, dass der Aktor, beispielsweise ein Roboter seinen Roboterarm in eine andere Richtung schwenkt, wenn sich eine Person, welche durch einen der Sicherheitssensoren detektiert wird, in eine bestimmte Richtung bewegt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Sicherheitssensor und der zweite Sicherheitssensor elektronisch durch eine Kommunikationsverbindung verbunden. Beispielsweise können die oben genannten Übertragungsmöglichkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Sicherheitssensor vorgesehen sein.
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Durch die elektronische Kommunikationsverbindung zwischen dem ersten und zweiten Sicherheitssensor können interne Auswerteergebnisse dem jeweils anderen Sicherheitssensor zur Verfügung gestellt werden, so dass jede der Steuer- und Auswerteeinheiten über alle notwendigen Eingangsinformationen der beiden Sensoren verfügt, um die zweikanaligen Sicherheitsausgänge ansteuern zu können.
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Bei der elektronischen Kommunikationsverbindung kann es sich beispielsweise um eine Busverbindung bzw. eine sichere Busverbindung handeln.
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In Weiterbildung der Erfindung wird der Primärgefahrenbereich und der Sekundärgefahrenbereich ausgewertet und wenn kein Objekt im Primärgefahrenbereich und kein Objekt im Sekundärgefahrenbereich vorhanden ist, wird nur noch der Primärgefahrenbereich ausgewertet.
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Der zweite Sicherheitssensor für den Sekundärgefahrenbereich ist dann quasi inaktiv, solange der erste Sicherheitssensor kein Objekt detektiert und sich zuvor kein Objekt im Sekundärgefahrenbereich mehr befand. Das bedeutet, dass der zweite Sicherheitssensor nur dann inaktiv ist, wenn zuvor der erste Sicherheitssensor und der zweite Sicherheitssensor kein Objekt mehr detektieren. Dadurch ist es möglich, dass der zweite Sicherheitssensor Störobjekte, wie beispielsweise Späne oder ein Funkenflug, einer Verarbeitungsmaschine nicht detektiert und damit keine störende Abschaltung erfolgt. Diese Maßnahme führt zu einer höheren Verfügbarkeit des Sicherheitssystems.
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Die Sicherheit des Sicherheitssystems wird dabei nicht beeinträchtigt, da erstens der erste Sicherheitssensor immer aktiv ist und zweitens der Sekundärgefahrenbereich nur durch den Primärgefahrenbereich erreichbar ist, welcher durch den ersten Sicherheitssensor überwacht wird. Bei einem Eingriff in den Primärgefahrenbereich wird ein Objektfeststellungssignal erzeugt, wodurch eine gefahrbringende Bewegung abgeschaltet wird.
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Durch eine Sequenzüberwachung, wobei zuerst der Sekundärgefahrenbereich frei wird und danach der Primärgefahrenbereich wieder frei wird, ist sichergestellt, dass sich eine Person nicht mehr in dem Gefahrenbereich befindet und sich auch nicht über einen anderen Weg unerkannt entfernt hat. Danach kann die Maschine ohne Rücksetzen oder ohne Wiederanlaufsperre unverzüglich gestartet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Sicherheitssensor und/oder der zweite Sicherheitssensor ein Lichtgitter, eine Mehrstrahllichtschranke, ein Laserscanner, ein Sicherheitsschalter oder eine Trittmatte.
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Wird beispielsweise der zweite Sicherheitssensor durch eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung gebildet, wie beispielsweise durch ein Lichtgitter oder durch ein Laserscanner, so kann der erste Sicherheitssensor auch durch einen Zaun mit einer Tür und einem Sicherheitsschalter an der Tür gebildet sein.
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Beispielsweise kann ein Zaun auch eine Öffnung und eine Tür aufweisen, wobei die Öffnung mit einem zweiten Sicherheitssensor, beispielsweise einem Lichtgitter, abgesichert ist und die Tür mit einem ersten Sicherheitssensor abgesichert ist, beispielsweise einem Sicherheitsschalter oder einem Sicherheitskontaktschalter.
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Beispielsweise können auch Anwendungen mit drei oder mehr Sicherheitssensoren realisiert werden. Beispielsweise ist ein erster Sicherheitssensor für den Primärgefahrenbereich vorgesehen und ein zweiter und dritter Sicherheitssensor zur Absicherung jeweils eines zugehörigen ersten und zweiten Sekundärgefahrenbereichs. Beispielsweise ist als erster Sicherheitssensor ein Laserscanner vorgesehen, als zweiter Sensor ein Lichtgitter, bzw. ein Sicherheitslichtgitter und als dritter Sensor eine Trittmatte.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
- 1 ein Sicherheitssystem mit einem ersten Sicherheitssensor und einem zweiten Sicherheitssensor;
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In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Sicherheitssystem 1 mit wenigstens einem ersten Sicherheitssensor 2 zur Überwachung eines Primärgefahrenbereichs 3, wobei der erste Sicherheitssensor 2 eine erste Steuer- und Auswerteeinheit 4 aufweist, und mit wenigstens einem zweiten Sicherheitssensor 5 zur Überwachung eines Sekundärgefahrenbereichs 6, wobei der zweite Sicherheitssensor 5 eine zweite Steuer- und Auswerteeinheit 7 aufweist, wobei der Sekundärgefahrenbereich 6 nur durch den Primärgefahrenbereich 3 erreichbar ist, wobei der erste Sicherheitssensor 2 und der zweite Sicherheitssensor 5 elektrisch oder elektronisch verbunden sind, wobei der erste Sicherheitssensor 2 oder der zweite Sicherheitssensor 5 ausgebildet sind, mindestens ein Objektfeststellungssignal auszugeben, wobei eine Auswertung des ersten Sicherheitssensors 2 und des zweiten Sicherheitssensors 5 durch die erste Steuer- und Auswerteeinheit 4 und/oder durch die zweite Steuer- und Auswerteeinheit 7 erfolgen, wobei die erste Steuer- und Auswerteeinheit 4 und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit 7 über Sicherheitsschaltausgänge 9 oder mindestens eine sichere Kommunikationsschnittstelle 12 mit einem Aktor 13 verbunden sind und die erste Steuer- und Auswerteeinheit 4 und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit 7 ausgebildet sind, den Aktor 13 zu starten, sobald in dem Primärgefahrenbereich 3 und in dem Sekundärgefahrenbereich 6 keine Objekte 10 detektiert sind.
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Gemäß 1 erfolgt die gemeinsame Auswertung des ersten Sicherheitssensors 2 und des zweiten Sicherheitssensors 5 in einer der beiden Steuer- und Auswerteeinheiten 4 oder 7 bzw. in beiden Steuer- und Auswerteeinheiten 4 und 7 der Sicherheitssensoren.
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Gemäß 1 ist es lediglich erforderlich, das Objektfeststellungssignal an eine Maschine weiterzuleiten, um die Maschine stoppen zu können. Die gesamte Funktionslogik ist durch die erste und/oder zweite Auswerteeinheit 4, 7 gebildet. Die Funktionslogik wird bereits fertig bereitgestellt, so dass keine zusätzliche Programmierung mehr notwendig wird.
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Das Objektfeststellungssignal ist vorzugsweise ein sicheres Objektfeststellungssignal. Das Objektfeststellungssignal wird beispielsweise auf zwei Sicherheitsschaltausgängen ausgegeben.
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Das Objektfeststellungssignal kann jedoch auch als sicheres Signal über eine Datenleitung, beispielsweise eine Busleitung oder eine sichere Busleitung übertragen werden. Weiter kann das Objektfeststellungssignal auch über ein EFI-Bus der Firma SICK ausgegeben werden, welches ein sicheres Bussystem ist.
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Gemäß 1 ist es lediglich notwendig, dass der erste Sicherheitssensor 2 seinen Status dem zweiten Sicherheitssensor 5 übermittelt und/oder der zweite Sicherheitssensor 5 seinen Status dem ersten Sicherheitssensor 2 übermittelt. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn ein Schutzfeldstatus oder ein Status der sicheren Ausgänge übermittelt wird.
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Gemäß 1 ist die erste Steuer- und Auswerteeinheit 4 und/oder die zweite Steuer- und Auswerteeinheit 7 mit der sicheren Kommunikationsschnittstelle 12 mit einer sicheren Steuerung 14 eines Aktors 13 verbunden, wobei Informationen des Aktors 13 mittels der sicheren Kommunikationsschnittstelle 12 der ersten Steuer- und Auswerteeinheit 4 und/oder der zweiten Steuer- und Auswerteeinheit 7 übermittelt werden.
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Gemäß 1 steuert die sichere Steuerung 14 des Aktors 13 den Aktor 13 abhängig von detektierten Objekten 10 in dem Primärgefahrenbereich 3 und/oder dem Sekundärgefahrenbereich 6.
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Gemäß 1 sind der erste Sicherheitssensor 2 und der zweite Sicherheitssensor 5 elektronisch, beispielsweise durch eine Kommunikationsverbindung 8 verbunden.
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Durch die elektronische Kommunikationsverbindung 8 zwischen dem ersten und zweiten Sicherheitssensor 2 und 5 können interne Auswerteergebnisse dem jeweils anderen Sicherheitssensor zur Verfügung gestellt werden, so dass jede der Steuer- und Auswerteeinheiten 4, 7 über alle notwendigen Eingangsinformationen der beiden Sicherheitssensoren 2, 5 verfügt, um die zweikanaligen Sicherheitsschaltausgänge 9 ansteuern zu können.
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Gemäß 1 ist es lediglich erforderlich, den zweikanaligen Sicherheitsschaltausgang 9 mit einer Anlage bzw. Maschine zu verbinden. Bei der elektronischen Kommunikationsverbindung 8 kann es sich beispielsweise um eine Busverbindung bzw. eine sichere Busverbindung handeln. Jedoch sind auch andere Kommunikationsverbindungen denkbar.
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Bei den Sicherheitssensoren kann es sich um verschiedene bzw. unterschiedliche Sicherheitssensoren handeln. Der erste Sicherheitssensor 2 und/oder der zweite Sicherheitssensor 5 ist gemäß 1 ein Lichtgitter 11 bzw. eine Mehrstrahllichtschranke. Es kann jedoch ebenso ein Laserscanner, ein Sicherheitsschalter oder eine Trittmatte vorgesehen sein.
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Wird beispielsweise der zweite Sicherheitssensor 5 durch eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung gebildet, wie beispielsweise gemäß 1 durch ein Lichtgitter 11 oder beispielsweise durch einen Laserscanner, so kann der erste Sicherheitssensor 2 auch durch einen Zaun mit einer Tür und einem Sicherheitsschalter an der Tür gebildet sein.
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In Weiterbildung wird der Primärgefahrenbereich 3 und der Sekundärgefahrenbereich 6 ausgewertet und wenn kein Objekt 10 im Primärgefahrenbereich 3 und kein Objekt 10 im Sekundärgefahrenbereich 6 vorhanden ist, wird anschließend nur noch so lange der Primärgefahrenbereich 3 ausgewertet, bis in diesem ein Objekt festgestellt wird.
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Der zweite Sicherheitssensor 5 für den Sekundärgefahrenbereich 6 ist quasi inaktiv, solange der erste Sicherheitssensor 2 kein Objekt 10 detektiert und sich zuvor kein Objekt im Sekundärgefahrenbereich mehr befand. Das bedeutet, dass der zweite Sicherheitssensor nur dann inaktiv ist, wenn zuvor der erste Sicherheitssensor 2 und der zweite Sicherheitssensor 5 kein Objekt mehr detektieren. Dadurch ist es möglich, dass der zweite Sicherheitssensor 5 Störobjekte, wie beispielsweise Späne oder ein Funkenflug einer Verarbeitungsmaschine nicht detektiert und damit keine störende Abschaltung erfolgt. Diese Maßnahme führt zu einer höheren Verfügbarkeit des Sicherheitssystems.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherheitssystem
- 2
- erster Sicherheitssensor
- 3
- Primärgefahrenbereich
- 4
- erste Steuer- und Auswerteeinheit
- 5
- zweiter Sicherheitssensor
- 6
- Sekundärgefahrenbereich
- 7
- zweite Steuer- und Auswerteeinheit
- 8
- Kommunikationsverbindung
- 9
- zweikanaliger Sicherheitsschaltausgang
- 10
- Objekt
- 11
- Lichtgitter
- 12
- Kommunikationsschnittstelle
- 13
- Aktor
- 14
- sichere Steuerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015113364 B3 [0005]
