DE2424013A1 - Safety surveillance system for machine tools - using several transmitter and receiver pairs has scanning device covering danger area - Google Patents

Safety surveillance system for machine tools - using several transmitter and receiver pairs has scanning device covering danger area

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Abstract

The transmitter (So) each pair directs an electromagnetic or acoustic beam towards the respective receiver (En), which converts this into an electrical signal. Between each transmitter (A) and receiver (C) are a number of transceiver units (Bk), so that the direction of the beam can be altered so as to scan over a given area between the transmitter (A) and receiver (C). Each transceiver (Bk) pref. employs a photoelectric converter (Ek) connected via an amplifier (Vk) and a capacitor (Ck) to a monostable multivibrator (Mk) supplying a signal to a light-emitting diode (Sk) providing the output IR beam. The scanning beam is regenerated by each of the transceivers (Bk).

Description

Anordnung zur Verkettung berührungsloser Melde- und Schutzeinrichtungen. Arrangement for linking non-contact signaling and protective devices.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verkettung berührungsloser Melde-und Schtuzeinrichtungen, die einen Sender aufweisen, der elektromagnetische oder akustische Strahlung abstrahlt und einem Empfänger, der diese Strahlung in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, wobei zur Überwachung einer Fläche oder eines nicht geradelinigen Streckenabschnittes mehrere Sender unf Empfängerpaare vorgesehen sind. The invention relates to an arrangement for chaining contactless Reporting and protection devices, which have a transmitter, the electromagnetic or emits acoustic radiation and a receiver that converts this radiation into converts a corresponding electrical signal, for monitoring an area or a section of the route that is not straight, several transmitters and receiver pairs are provided.

Der gegenwärtige Stand der Technik sei durch einige Beispiele veranschalicht, bei denen elektromagnetische Strahlung verwendet wird: Zur Überwachung größerer Streckenabschnitte, bspw. zum Schutz eines bestimmten Areals gegen das Eindringen von Außen, werden möglichst starke Strahlungsquellen in Verbindung mit lichtstarken optischen Systemen verwendet, um genügend Strahlung auf den oft mehrere hundert Meter entfernten Empfänger gelangen zu lassen. The current state of the art is illustrated by a few examples, where electromagnetic radiation is used: For monitoring larger Route sections, e.g. to protect a certain area against intrusion from outside, the strongest possible sources of radiation are combined with bright ones optical systems used to get enough radiation to the often several hundred Meters away from the receiver.

Handelt es sich dabei um noch größere, oder nicht geradlinige Strecken, so werden mehrere Sender- und Empfänger verwendet, wobei die Ausgänge der einzelnen Empfänger verkoppelt werden. Ähnlich geht man bei der Absicherung von Flächen, bspw. bei Schutzvorrichtungen an Arbeitsmaschinen vor. Dabei werden die Sender - Empfängerpaare übereinander angeordnet und deren Ausgänge so verkoppelt, daß ein Ausgangssignal abgegeben wird, wenn in einen der Strahlengänge eingegriffen wird (vgl. bspw. DT-AS 1 226 000). Are these longer, or non-straight lines, several transmitters and receivers are used, with the outputs of each Receiver can be paired. A similar approach is used when securing areas, e.g. for protective devices on work machines. The transmitter - receiver pairs arranged one above the other and their outputs coupled so that an output signal is emitted when one of the beam paths is intervened (see, for example, DT-AS 1,226,000).

Bekannt ist auch die zeitlich aufeinanderfolgende Abtastung eines Flächenabschnittes mit so hoher Geschwindigkeit, daß kein Gegenstand die Fläche durchdringen kann. Da hierbei nur ein Sender und ein Empfänger verwendet werden, treten Kopplungsprobleme nicht auf. It is also known to scan one in succession in time Surface section at such a high speed that no object touches the surface can penetrate. Since only one transmitter and one receiver are used here, coupling problems do not occur.

Den erstgenannten Anordnungen mit mehreren Sender - Empfängerpaaren ist gemeinsam, daß die Ausgänge der einzelnen Empfänger verkoppelt werden müssen, wenn die Anlage nur ein einziges Ausgangssignal abgeben soll, was meistens der Fall ist. The first-mentioned arrangements with several transmitter-receiver pairs what has in common is that the outputs of the individual receivers must be linked, if the system should only emit a single output signal, which is usually the case is.

Diese Verkoppelung stellt insbesondere bei Unfallschutzvorric htungen, die zur Absicherung oder Steuerung von Pressen oder anderen Maschinen dienen, ein Sicherheitsrisiko dar, wenn sie nicht mit absoluter Sicherheit aufgebaut ist. Diese Sicherheit zu erreichen ist andererseits aufwendig, da besondere Schaltungen und ausgewählte Bauteile verwendet werden müssen. This coupling is particularly important in the case of accident prevention devices, which serve to safeguard or control presses or other machines Poses a security risk if it is not constructed with absolute security. These Achieving security is on the other hand expensive, because special circuits and selected components must be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der trotz Verwendung einer beliebigen Anzahl von Sender - Empfängerpaaren keine Verkoppelung der Ausgänge der einzelnen Empfänger erforderlich ist und somit ein Sicherheitsproblem nicht auftreten kann.The invention is based on the object of an arrangement of the initially to create said type, in spite of using any number of Transmitter - receiver pairs no coupling of the outputs of the individual receivers is required and thus a security problem cannot occur.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Mittel.The invention solves this problem by what is characterized in claim 1 Middle.

Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht in ihrer Wirkungsweise der einer bekannten Anordnung mit nur einem Sender und nur einem Empfänger, bei der die Strahlung durch eine Anzahl von Reflexionsmitteln (bspw. Spiegeln) zwischen diesen Bauteilen reflektiert wird. Es ist aber nicht die Strahlung, welche vom ersten Sender erzeugt wurde, die dann auf den letzten Empfänger auftrifft, sondern die Strahlung wird in jeder Empfänger - Sender - Stufe neu erzeugt.The arrangement according to the present invention corresponds in their Mode of operation of a known arrangement with only one transmitter and only one receiver, in which the radiation passes through a number of reflection means (e.g. mirrors) between is reflected from these components. But it is not the radiation that comes from the first Transmitter was generated, which then hits the last receiver, but the Radiation is generated anew in each receiver-transmitter stage.

Damit ist es mit einer entsprechenden Anordnung möglich, beliebig große Streckenabschnitte bzw. beliebig große Flächen abzusichern bzw. beliebig geformte Areale "einzuzäunen" und auch beliebig räumlich zu variieren, da das Signal in jeder Stufe regeneriert wird.With an appropriate arrangement it is thus possible, as desired to secure large stretches of road or areas of any size or any shape "To fence in" areas and also to vary them spatially, as the signal is in each Level is regenerated.

Da keine optischen bezw. akustischen Reflektoren verwendet werden, die dejustiert werden können, ist die Anlage auch wesentlich unanfälliger gegen Störungen.Since no optical respectively. acoustic reflectors are used, which can be misadjusted, the system is also much less susceptible to Disruptions.

Eine mögliche Fehlerquelle der erfindungsgemässen Anordnung besteht evtl.There is a possible source of error in the arrangement according to the invention Possibly.

darin, daß durch einen Bauteilefehler in einem der verwendeten Verstärker dieser selbst zu schwingen beginnt und so den zugehörigen Sender betreibt, ohne daß der Empfänger Strahlung empfängt. Diese Fehlermöglichkeit kann dadurch vermieden werden, daß der Ausgangsverstärker frequenzselektiv ausgeführt wird, sodaß er nur die von der ersten Stufe erzeugte Frequenz verstärkt.in that due to a component failure in one of the amplifiers used this begins to vibrate itself and thus operates the associated transmitter without that the receiver receives radiation. This possibility of error can thereby be avoided be that the output amplifier is frequency-selective, so that it only amplifies the frequency generated by the first stage.

Eine andere Weiterbildung zur Vermeidung der genannten Fehlerquelle besteht darin, daß in der Ausgangsstufe eine Koinzidenzschaltung vorgesehen ist, die eine Weiterleitung des Empfängersignals des letzten Empfängers nur in Über einstimmung mit der Frequenz und Phase des Eingangssignals ermöalicht. Andere Weiterbildungen sowle .AusfL hrungsbeispile der Erfindung sind in den Fig. 1 - 4 dargestellt. Dabei zeigt: Fig. 1 das grundsätzliche Prinzip der Erfindung; Fig. 2 eine mögliche Schaltung zur Verknüpfung des Generatorsignals mit dem Signal der Empfängerschaltung; Fig. 3 eine Anordnung zur Absicherung eines Areals; Fig. 4 und Fig. 5 zwei Möglichkeiten zur Absicherung einer Fläche gegen Eingriff, wie sie bspw. bei Schutzvorrichtungen an Maschinen verwendet werden.Another further development to avoid the mentioned source of error consists in that a coincidence circuit is provided in the output stage, the one forwarding of the receiver signal of the last recipient only in agreement with the frequency and phase of the input signal. Other Further developments and exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS shown. 1 shows the basic principle of the invention; Fig. 2 shows a possible circuit for linking the generator signal with the signal from Receiver circuit; 3 shows an arrangement for securing an area; Fig. 4 and Fig. 5 shows two ways to secure a surface against interference, such as. are used for protective devices on machines.

Im mittleren Teil der Fig. 1 ist mit Bk eine erfindungsgemässe Anordnung bezeichnet. Ein Sender Sk, bspw. eine IR-Strahlung abgebende Lumineszenzdiode, wird von einer monostabilen Stufe Mk angesteuert. Die Auslösung der monostabilen Stufe erfolgt über den Kondensator Ck durch den phqtoelektrt -schen Wandler Ek, gegebenenfalls über einen Verstärker Vk.In the middle part of FIG. 1, Bk denotes an arrangement according to the invention designated. A transmitter Sk, for example a luminescent diode emitting IR radiation, is driven by a monostable stage Mk. The triggering of the monostable stage takes place via the capacitor Ck through the phqtoelectrt -schen converter Ek, if necessary through an amplifier Vk.

Als primäre Senderanordnung A dient eine an sich bekannte Anordnung mit einem Sender So, der von einem Generator G mit einer bestimmten Frequenz betrieben wird.A known arrangement is used as the primary transmitter arrangement A with a transmitter So, which is operated by a generator G with a certain frequency will.

Die Empfängerstufe C wird durch eine ebenfalls bekannte Anordnung, bestehend aus einem photoelektrischen Wandler En, einem Verstärker Vn und einer Ausgangsschaltung D, gebildet.The receiver stage C is also known by an arrangement, consisting of a photoelectric converter En, an amplifier Vn and a Output circuit D formed.

Ohne die erfindungsgemässe Einheit Bk zwischen den Anordnungen A und C handelt es sich also um eine bekannte Anordnung, bestehend aus einem Sender-und einem Empfängerteil, die bei Unterbrechung der Strahlung ein Signal abgibt.Without the inventive unit Bk between the arrangements A and C is therefore a known arrangement, consisting of a transmitter and a receiver part that emits a signal when the radiation is interrupted.

Es leuchtet ein, daß durch das Einfügen einer beliebigen Anzahl k von erfindungsgemässen Einheiten B (k = 1....n-1) zwischen den Anordnungen A und C a) ein beliebig langer, gerader oder ungerader Streckenabschnitt überwacht werden kann, da der Signalpegel in jeder Einheit Bk regeneriert wird; b) eine beliebig geformte Fläche eingezäunt werden kann, wenn die Abstrahlrichtung des Elements Sk nicht parallel zur Einfallsrichtung auf den Empfänger Ek verläuft; c) durch eine Anordnung einer Anzahl von Einheiten Bk in zwei Reihen eine beliebig große Fläche F gegen Eingriff geschützt werden kann.It is obvious that by inserting any number k of units B according to the invention (k = 1 .... n-1) between the arrangements A and C a) any length, even or odd route section can be monitored since the signal level is regenerated in each unit Bk; b) any one shaped area can be fenced in if the radiation direction of the element Sk does not run parallel to the direction of incidence on the receiver Ek; c) by a Arrangement of a number of units Bk in two rows an area of any size F can be protected against interference.

In Fig. 2 verläuft die Strahlung von der Senderanordnung A zur ersten Empfänger - Sendereinheit B1, von dieser zur Einheit B2 und von dort zur Empfängereinheit C. Das Ausgangssignal wird durch ein Gatter U mit dem Signal des Generators von A verknüpft. Die Ausgangsschaltung D wird also nur dann angesteuert, wenn das primäre Signal und das Ausgangssignal frequenz- und phasengleich sind, wodurch die Sicherheit erhöht wird.In Fig. 2, the radiation runs from the transmitter arrangement A to the first Receiver - transmitter unit B1, from this to unit B2 and from there to the receiver unit C. The output signal is passed through a gate U with the signal from the generator of A linked. The output circuit D is therefore only activated when the primary The signal and the output signal are of the same frequency and phase, increasing safety is increased.

In den Fig. 3 - 5 sind eine Reihe von Möglichkeiten der Anordnung von erfindungsgemässen Einheiten B dargestellt.A number of possible arrangements are shown in FIGS. 3-5 of units B according to the invention.

In der Anordnung nach Fig. 3 beaufschlagt die Strahlung der primären Senderanordnung A die erste Einheit B1, die wiederum Strahlung in Richtung der Einheit B2 aussendet. Schließlich gelangt die Strahlung der Einheit B3 auf die Empfängereinheit C mit dem Ausgang D, der dann ein Signal abgibt, wenn eine der Strecken A-B1, B1-B2, B2-B3, oder B3-C unterbrochen wurde.In the arrangement according to FIG. 3, the radiation acts on the primary Transmitter arrangement A, the first unit B1, which in turn radiates in the direction of the unit B2 sends out. Finally, the radiation from unit B3 reaches the receiver unit C with output D, which then emits a signal when one of the routes A-B1, B1-B2, B2-B3, or B3-C was interrupted.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die sekundäre Abstrahlung parallel, jedoch versetzt und in entgegengesetzter Richtung zur Einstrahlung erfolgt.Fig. 4 shows an arrangement in which the secondary radiation is parallel, however, it is offset and takes place in the opposite direction to the irradiation.

Sender- und Empfängeranordnung sind dabei jeweils um einen solchen Betrag versetzt. daß die gesamte Fläche F gegen Durchgriff geschützt ist.The transmitter and receiver arrangement are each one such Amount shifted. that the entire surface F is protected against penetration.

In Fig. 5 ist schematisch eine Anordnung dargestellt, bei der sich sämtliche Einheiten auf einer Seite der zu überwachenden Fläche F anordnet sind und die Strahlung durch einen Reflektor R zurückgeworfen wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sämtliche elektrischen Teile der Anlage in einem einzigen Gehäuse zusammengefaßt werden können.In Fig. 5, an arrangement is shown schematically in which all units are arranged on one side of the area F to be monitored and the radiation is reflected back by a reflector R. This arrangement has the advantage that all electrical parts of the system in a single housing can be summarized.

Dabei kann der Sender Sk der Einheit Bk vom Empfänger Ek+l der folgenden Einheit Bk+l z. B. durch einen teildurchlässigen Spiegel oder auf eine andere Weise getrennt werden.The transmitter Sk of the unit Bk can from the receiver Ek + l of the following Unit Bk + l z. B. through a partially transparent mirror or in some other way be separated.

Die Strahlung des primären Senders SO beaufschlagt über den Reflektor R den Empfänger E1 und den Spiegel ZO der ersten Einheit B1, der den Sender S1 ansteuert. Über den Reflektor R und den teildurchlässigen Spiegel gelangt die Strahlung auf den Empfänger E2 der Einheit B2 usw.. Die elektronische Verknüpfung von Ein- und Ausgangssignal in einer Einheit ist in dieser Figur nur schematisch durch einen Block dargestellt. Eine erfindungsgemässe Einheit befindet sich somit immer zwischen zwei teildurchlässigen Spiegeln Z.The radiation from the primary transmitter SO is applied via the reflector R the receiver E1 and the mirror ZO of the first unit B1, which controls the transmitter S1. The radiation arrives via the reflector R and the partially transparent mirror the receiver E2 of the unit B2 etc .. The electronic linkage of input and Output signal in one unit is only schematically represented in this figure by one Block shown. A unit according to the invention is therefore always located between two partially transparent mirrors Z.

Der Sender 5n-l der letzten Einheit beaufschlagt schließlich den Empfänger En der Empfangseinheit C über den Spiegel Zn1 Die erforderlichen optischen Teile sind in Fig. 5 nicht dargestellt. Bei entsprechendem Abstand der einzelnen Einheiten, der etwa einer Bündelbreite der Strahlung entspricht, kann auch hier eine lückenlose Absicherung der Fläche F gegen Eingriff erfolgen.The transmitter 5n-1 of the last unit finally acts on the receiver En the receiving unit C via the mirror Zn1 The required optical parts are not shown in FIG. With a corresponding distance between the individual units, which corresponds approximately to a beam width of the radiation, can also be a gapless one here The area F is secured against interference.

Der Aufbau eines derartigen Gerätes kann sehr wirtschaftlich durch gleiche Baueinheiten erfolgen, welche wieder bzw. auf einer gemeinsamen Stromversorgungsschiene angeordnet sind. Durch diese Anordnung sind beliebige Flächen, auch mit gewünschten Unterbrechungen oder Abknickungen ohne besonderen Aufwand realisierbar. Es sind somit Abstand, Höhe und Richtung variierbar.The construction of such a device can be very economical the same units take place, which again or on a common power supply rail are arranged. This arrangement allows any surfaces, including those that are desired Interruptions or kinks can be implemented without any special effort. There are thus distance, height and direction can be varied.

Als Beispiel für diese Weiterbildung kann Fig. 5 dienen. In diesem Fall wäre die oberste der vier eingezeichneten Baueinheiten die letzte Einheit und das Ausgangssignal wird zur Baueinheit 5(n-l) auf elektrischem Weg übertragen.5 can serve as an example for this further development. In this In this case, the top of the four structural units drawn would be the last unit and the output signal is transmitted electrically to unit 5 (n-l).

Zwischen der obersten Baueinheit und der Einheit 5(n-l) entsteht dann eine tote nicht geschützte Fläche. Dies ist z. B. dann erforderlich wenn Werkzeugteile durch das Gerät ragen würden.Between the uppermost structural unit and the unit 5 (n-l) then arises a dead unprotected area. This is e.g. B. required when tool parts would protrude through the device.

Die tote Zone kann elektrisch durch eine einfache Verbindung überbrückt werden, welche anstelle der fehlenden Baueinheit tritt.The dead zone can be bridged electrically through a simple connection which takes the place of the missing structural unit.

Claims (9)

Ansprüche Expectations Anordnung zur Verkettung berührungsloser Melde- oder Schutzein richtungen, mit einem Sender, der elektromagnetische oder akustische Strahlung abstrahlt und einem Empfänger, der diese Strahlung in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandelt, wobei zur Überwachung einer größeren oder einer nicht geradlinigen Strecke bzw. einer Fläche mehrere Sender - Empfängerpaare vorgesehen sind, da durch gekennzeichnet, daß jeweils ein Sender (S) und ein räumlich benachbarter Empfänger (E) schaltungsmäßig so verbunden sind, daß die Abstrahlung des Senders (S) nur bei Beaufschlagung des Empfängers (E) mit einem vorgegebenen Strahlungspegel erfolgt. Arrangement for linking non-contact signaling or protective devices, with a transmitter that emits electromagnetic or acoustic radiation and a receiver that converts this radiation into a corresponding electrical signal, where to monitor a longer or a non-linear route or several pairs of transmitters and receivers are provided on an area, as indicated by, that in each case a transmitter (S) and a spatially adjacent receiver (E) in terms of circuitry are connected so that the emission of the transmitter (S) only when the Receiver (E) takes place with a predetermined radiation level. 2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Empfänger - Sender - Einheiten (Bi . . . Bn-1) so zwischen einer Senderanordnung (A) und einer Empfängeranordnung (C) angeordnet sind, daß ein beliebig geformtes Areal umgrenzt wird (Fig. 3).2. Arrangement according to claim 1, characterized in that several Receiver - transmitter - units (Bi... Bn-1) so between a transmitter arrangement (A) and a receiver arrangement (C) are arranged that an arbitrarily shaped Area is delimited (Fig. 3). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehere Empfänger - Sender- Einheiten (B1 ... Bn-1) in zwei Reihen über- bzw.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that several receivers - Transmitter units (B1 ... Bn-1) in two rows above or below nebeneinander angeordnet sind und sich so gegenüberstehen, daß eine Fläche (F) gegen Eingriff abgesichert ist (Fig. 4). are arranged side by side and face each other so that one Area (F) is secured against interference (Fig. 4). 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Empfänger - Sender - Einheiten (B1 . . . Bn-1) übereinander und gegenüber einem Reflektor (R) angeordnet sind, und daß Sender (Sk) und Empfänger (Ek+l) einer benachbarten Einheit jeweils durch einen teildurchlässigen Spiegel (Zk) getrennt sind (Fig. 5).4. Arrangement according to claim 1, characterized in that several Receiver - transmitter - units (B1... Bn-1) one above the other and opposite one another Reflector (R) are arranged, and that transmitter (Sk) and receiver (Ek + l) are adjacent Unit are each separated by a partially transparent mirror (Zk) (Fig. 5). 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Trennung von Sender (Sk) und benachbartem Empfänger (Ek+l) durch Pupillenteilung erfolgt.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the optical Separation of the transmitter (Sk) and the neighboring receiver (Ek + l) by splitting the pupil he follows. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gatter(U) zur Verknüpfung des Generatorsignals und des Ausgangssignals der Empfängeranordnung (C) vorgesehen ist (Fig. 2).6. Arrangement according to claim 1, characterized in that a gate (U) for linking the generator signal and the output signal of the receiver arrangement (C) is provided (Fig. 2). 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Einheiten (B) verwendeten Verstärker (V) frequenzselektiv ausgebildet sind.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the in the individual units (B) used amplifier (V) formed frequency-selective are. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau einer Anlage aus einheitlichen Empfänger - Sender - Einheiten erfolgt, welche auf einer gemeinsamen Stromversorgungsschiene angebracht sind.8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the structure a system of uniform receiver - transmitter - units takes place, which on are attached to a common power supply rail. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Empfänger - Sender - Einheiten weggelassen sind und die frei Zone elektrisch überbrückt ist.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that one or several receiver - transmitter units are omitted and the free zone is electrical is bridged. LeerseiteBlank page
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2603386A1 (en) * 1986-09-03 1988-03-04 Cometa Sa Optical barrier monitor for machine protection - uses watch dog circuit to ensure sequential control of sweep of optical elements e.g. LEDs
DE4326099A1 (en) * 1993-08-04 1995-02-09 Hella Kg Hueck & Co Light barrier system

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