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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Bereichssensors mit einer
Vielzahl von optischen Achsen, die innerhalb eines Erfassungsbereiches
vorgesehen sind, und auf eine Master-Steuervorrichtung von Bereichssensoren
mit mehrfachen optischen Achsen. Die Erfindung ist auf die Sicherheit
einer Erweiterung einer Steuervorrichtung für eine Verwendung mit einer Vielzahl
von derartigen Bereichssensoren anwendbar.
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Bezug richtet sich auf EP-A-0 793
154, US-A-4 829 283, US-A-4 542 372 und US-A-4 872 139, die einen
behandelten Gegenstand beschreiben.
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Ein Bereichssensor ist eine Art eines
Schalters, der einen Lichtprojektor mit licht-projizierenden Vorrichtungen
und einen Lichtempfänger
mit licht-empfangenen Vorrichtungen, eine Menge einer licht-projizierenden
Vorrichtung und einer licht-empfangenen
Vorrichtung, die eine optische Achse oder einen optischen Kanal
bilden, umfasst. Falls eine beliebige der optischen Achsen durch
ein bewegliches Objekt unterbrochen wird, schaltet sich der Bereichssensor
ein. Bei einer Arbeit als ein Schalter stellt der Bereichssensor
die Sicherheit des Bedieners von Maschinenwerkzeugen, Lochmaschinen,
Stanzmaschinen, Bremsen, Formmaschinen, automatisch gesteuerten
Maschinen, Wickelmaschinen, Robotern, Gießmaschinen usw, sicher. In
dem Fall einer Stanzmaschine ist der Bereichssensor in einem Erfassungsbereich
positioniert, die die gefährliche
Zone der Maschine ist, und wenn Finger oder ein beliebiger anderer
Teil des Körpers
eines Bedieners in den Erfassungs bereich gelangen und eine bestimmte
optische Achse unterbrechen, erfasst der Sensor diese Erscheinung
und unternimmt eine unmittelbare schützende Aktion durch Abschaltung
der Maschine oder Erteilung eines Warnsignals.
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Der Bereichssensor wird auch in einer
automatischen Produktionslinie in einer Fabrik verwendet, wo er
das Vorhandensein oder Fehlen eines beweglichen Artikels erfasst
und für
eine Übertragung zu
dem nächsten
Schritt bei Erfassung des Artikels signalisiert. In diesem Fall
arbeitet der Bereichssensor als ein Sensor für eine automatische Steuerung.
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Ein Bereichssensor des Typs wird
in 9 gezeigt und umfasst
einen Lichtprojektor 2, in dem eine Vielzahl von licht-projizierenden Vorrichtungen 21,
wie etwa licht-emittierende Dioden (light-emitting diodes, LED),
die infrarote oder andere Strahlungen emittieren, in einem spezifizierten
Abstand (in 9 sind acht
licht-projizierende Vorrichtungen vorgesehen) beabstandet sind,
einen Lichtempfänger 3,
in dem eine entsprechende Anzahl von licht-empfangenden Vorrichtungen 31,
wie etwa Fotodioden 31, die in einem spezifizierten Abstand
in Übereinstimmung
mit den licht-projizierenden Vorrichtungen 21 beabstandet
sind, sodass sie optische Achsen 9 empfangen, die die Infrarotstrahlen
sind, die von den lichtprojizierenden Vorrichtungen 21 in
dem Lichtprojektor 2 emittiert werden, und eine Steuervorrichtung 4,
die sowohl den Lichtprojektor 2 als auch den Lichtempfänger 3 über Kabel 7 steuert.
Der Lichtprojektor 2 und der Lichtempfänger 3 sind in einer
gegenüberliegenden
Beziehung derart vorgesehen, dass der Projektor 2 auf einer
Seite des Erfassungsbereiches positioniert ist, wo der Bediener
einer Stanzmaschine oder dergleichen geschützt werden muss, wohingegen
der Empfänger 3 auf
der anderen Seite des Erfassungsbereiches positioniert ist. Optische
Strahlen, die von den licht-projizierenden Vorrichtungen in dem Lichtprojektor 2 ausgegeben
werden, bewegen sich zu den entsprechenden licht-empfangenden Vorrichtungen
in dem Lichtempfänger 3 und
die Unterbrechung eines beliebigen optischen Strahls wird erfasst.
Der Lichtempfänger 3 ist
auch mit einem Indikator 8 ausgerüstet, der den Betriebszustand
des Bereichssensors signalisiert.
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In Übereinstimmung mit der Steuerung
durch die Steuervorrichtung 4 emittieren die licht-projizierenden
Vorrichtungen 21 in dem Lichtprojektor 2 zyklisch
in einer Sequenz (z. B. von unten nach oben) und, wobei Synchronismus
zwischen einer bestimmten licht-projizierenden Vorrichtung 21 und
der entsprechenden licht-empfangenden Vorrichtung 31 in dem
Lichtempfänger 3 sichergestellt
wird, wird nur die entsprechende licht-empfangende Vorrichtung 31 als
fähig zum
Lichtempfang interpretiert, wohingegen die anderen licht-empfangenden
Vorrichtungen 31 zu einem Lichtempfang nicht fähig sind.
Der Grund zum Sicherstellen, dass nur eine entsprechende lichtempfangende
Vorrichtung 31 zu einem Zeitpunkt interpretiert wird, zum
Lichtempfang fähig
zu sein, ist, dass das Licht von einer bestimmten licht-projizierenden Vorrichtung 21 nicht
notwendigerweise in die entsprechenden licht-empfangenden Vorrichtungen 31 herausgebracht
wird und es einen Fall geben kann, wo das gleiche Licht auch in
nahe gelegene licht-empfangende Vorrichtungen 31 als Licht
von relativ hoher Intensität
herausgebracht wird. Mit anderen Worten, der konventionelle Bereichssensor
ist von einer derartigen Gestaltung, dass die Lichtempfangssignale
von allen licht-empfangenden Vorrichtungen 31 gemeinsam
in eine einzelne binärisierende
Schaltung zugeführt
werden, und obwohl eine bestimmte Achse durch ein Objekt unterbrochen
wird, das in den Erfassungsbereich gelangt ist, bewirkt das Licht,
das in nahe gelegene lichtempfangende Vorrichtungen 31 herausgebracht
wird, dass der Gesamtsignalpegel einen Schwellwert überschreitet und
der Sensor fehlerhaft bestimmen wird, dass das projizierte Licht
durch den Lichtempfänger
empfangen wird und somit versagt, eine richtige Erfassung des Objekts
zu erreichen, das in den Erfassungsbereich gelangt ist.
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Falls andererseits eine Erfassung
fortgesetzt wird, wobei nur eine optische Achse zu einem Zeitpunkt
zyklisch als effektiv interpretiert wird, unterbricht der Eintritt
eines Gegenstandes oder Fingern oder eines anderen Teils des menschlichen
Körpers in
den Erfassungsbereich die optische Achse 9 in der betroffenen
Position, sodass sie nicht länger
durch die entsprechende licht-empfangende Vorrichtung 31 empfangen
wird, worauf der Sensor ein Warnsignal erteilt oder die Maschine
abschaltet, um Sicherheit für
den Bediener zu gewährleisten.
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8 ist
ein Blockdiagramm für
den betrachteten Bereichssensor. Der Bereichssensor 1 umfasst den
Lichtprojektor 2, den Lichtempfänger 3 und die (Master-)
Steuervorrichtung 4.
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Der Lichtprojektor 2 umfasst
eine gewünschte
Anzahl N von licht-projizierenden Vorrichtungen 21 (211, 212,
... 21N) in der Form von licht-emittierenden Dioden oder
dergleichen, die in einem gewünschten Abstand,
wie etwa 40 mm, beabstandet sind, N licht-projizierende Schaltungen 22 (221, 222,
... 22N) zum Ansteuern dieser licht-projizierenden Vorrichtungen 21,
ein Gate-Array (Gatteranordnung) 23, das die N lichtprojizierenden
Schaltungen 22 auf einer Timesharing-Basis abtastet-steuert,
um die notwendige Bearbeitung zum Erfassen von Anomalien und Anzeigen
der erfassten Anomalie durchzuführen, eine
Indikatorschaltung 24 zum Signalisieren des Betriebszustands
des Bereichssensors, eine Taktoszillatorschaltung 25 und
eine Energieversorgungsschaltung 26. In dem dargestellten
Fall wird die Operation der licht-projizierenden Schaltungen 22 durch Verwendung
des Gate-Array 23 gesteuert. Es ist selbstverständlich,
dass das Gate-Array durch beliebige andere Steuervorrichtungen,
wie etwa eine CPU, ersetzt werden kann.
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Der Lichtempfänger 3 umfasst eine
gewünschte
Anzahl N von licht-empfangenden Vorrichtungen 31 (311, 312,
... 31N) in der Form von Fototransistoren oder dergleichen,
die in dem gleichen Abstand wie die licht-projizierenden Vorrichtungen 21 in
dem Lichtprojektor 2 beabstandet sind, N lichtempfangende
Schaltungen 32 (321, 322, ... 32N)
zum Durchführen
einer I-V- (Strom-Spannungs-) Konvertierung in den Lichtempfangssignalen
von der jeweiligen licht-empfangenden Vorrichtung 31, ein Gate-Array 33,
das die N licht-empfangenden Schaltungen 32 auf einer Timesharing-Basis
in Synchronismus zu entsprechenden licht-projizierenden Vorrichtungen 21 abtastet-steuert,
eine Indikatorschaltung 34, die den Status des zugehörigen Bereichssensors
anzeigt, eine Taktoszillatorschaltung 35, eine Energieversorgungsschaltung 36,
eine Lichtempfangssignalbearbeitungsschaltung 37, die die Lichtempfangssignale
von den licht-empfangenden Schaltungen 32 gemeinsam verstärkt, binärisiert
und erfasst, eine Erfassungssignalausgabeschaltung und eine Ausgabeschaltung 38 zum
Zustellen von Sync-Signalen. Neben synchroner Abtaststeuerung führt das
Gate-Array 33 Hilfserfassungsoperationen, Anomalieerfassungsoperationen
und Bearbeitung zum Anzeigen der Ergebnisse einer Erfassung durch.
Wie in dem Fall des Gate-Array 23 kann das Gate-Array 33 natürlich durch
andere Steuervorrichtungen, wie etwa eine CPU, ersetzt werden.
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Die Steuervorrichtung 4 inkludiert
eine Steuerschaltung 41 in der Form eines Gate-Array; die Steuerschaltung 41 empfängt eine
externe Eingabe von einer externen Eingabeschaltung unter Verwendung
eines Eingabeanschlusses, eine Moduseinstellung von einer Moduseinstellschaltung
unter Verwendung eines DIP-Schalters und ein Signal, das den Status
einer Lichtprojektion von einem Sensorkonnektor 42 zu dem
Lichtprojektor über
eine Lichtprojektionsstatussignaleingabeschaltung anzeigt; die Steuerschaltung 41 empfängt auch
die zuvor erwähn te
Erfassungsausgabe und ein System-Sync-Signal von einem Sensorkonnektor 43 zu dem
Lichtempfänger über eine
Erfassungssignaleingabeschaltung bzw. eine Sync-Signaleingabeschaltung.
Die Steuerschaltung 41 gibt die folgenden drei Signale
von einer Ausgabeschaltung 47 ab: ein Sync-Signal, ein
Moduseinstellsignal und ein Abschaltausgabesignal, die jeweils zu
dem Lichtprojektor 2, dem Lichtempfänger 3 und der Stanzmaschine oder
dergleichen gesendet werden. Außerdem
veranlasst die Steuerschaltung 41, dass eine Indikator-LED
aufleuchtet, um über
eine Indikatorschaltung 48 anzuzeigen, dass die Steuervorrichtung 4 in
Betrieb ist und sie empfängt
von einem Schlüsselschalter
ein Signal zum Entkuppeln der Steuervorrichtung 4 aus einem
ausgesperrten Zustand. Die Steuervorrichtung 4 inkludiert
auch eine Systemenergieversorgungsschaltung 49 zum Zuführen von
Betriebsenergie zu dem Lichtprojektor, dem Lichtempfänger und der
Steuervorrichtung, eine interne Energieversorgungsschaltung 46,
mit der die Spannung von der Systemenergieversorgungsschaltung 49 in
eine konstante Betriebsspannung für die Steuerschaltung konvertiert
wird, und eine Oszillatorschaltung 45 zum Takten der Steuervorrichtung.
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Die oben beschriebenen Schaltungskonfigurationen
des Lichtprojektors, Lichtempfängers
und der Steuervorrichtung sind nur ein Beispiel und es können andere
Konfigurationen eingesetzt werden; z. B. können die Schaltungen in der
Steuervorrichtung 4 optional in den Lichtprojektor 2 oder
den Lichtempfänger 3 transferiert
werden; umgekehrt können die
Schaltungen in dem Lichtprojektor 2 oder dem Lichtempfänger 3 in
die Steuervorrichtung 4 transferiert werden. Somit sind
die einzelnen interessierenden Schaltungen keineswegs auf jene in 8 gezeigten begrenzt.
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Die vorangehende Beschreibung trifft
auf den Fall zu, wo nur ein Bereichssensor eingesetzt wird. Falls
mehr als ein Be reich erfasst werden muss, ist eine entsprechende
Anzahl von derartigen Bereichssensoren notwendig. 7 zeigt einen konventionellen Fall der
Steuerschaltungsvorrichtungskonfiguration, die mit mehr als einem
Bereichssensor eingesetzt wird.
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In dem in 7 gezeigten Fall werden zwei Bereichssensoren 1 und 1' eingesetzt.
Gemäß einem Ansatz
inkludiert Bereichssensor 1 einen Lichtprojektor 2,
einen Lichtempfänger 3 und
eine Master-Steuervorrichtung 4, die die gleichen Schaltungskonfigurationen
wie der Lichtprojektor 2, der Lichtempfänger 3 und die Steuervorrichtung 4 haben,
die in 8 gezeigt werden. Ähnlich inkludiert
der Bereichssensor 1' einen
Lichtprojektor 2',
einen Lichtempfänger 3' und eine Master-Steuervorrichtung 4', die auch die gleichen
Schaltungskonfigurationen haben, wie in 8 gezeigt. Somit haben die beiden Master-Steuervorrichtungen 4 und 4' jede einen
Erfassungsabschnitt und eine Ausgabeschaltung und als ein System
sind sie voneinander unabhängig.
Derartige Master-Steuervorrichtungen werden parallel verwendet.
Ein Problem mit der Steuerung, die die Master-Steuervorrichtungen 4 und 4' verwendet,
die auf eine vollständig
unabhängige
Art und Weise betrieben werden, ist, dass selbst wenn eine licht-empfangende
Vorrichtung in einem Bereichssensor, bei dem inhärent verhindert werden sollte,
dass er Licht empfängt,
es vorkommen kann, dass das Licht von einer licht-projizierenden
Vorrichtung in dem Lichtprojektor in einem nahe gelegenen Bereichssensor
empfangen wird. Um diese gefährliche
Situation zu vermeiden, werden die Lichtprojektoren 2 und 2' synchronisiert
und alle licht-empfangenden
Vorrichtungen werden sequenziell in angegebenen Intervallen erleuchtet,
die die Zeiteinstellungen einer Lichtemission von jenen licht-projizierenden
Vorrichtungen berücksichtigen.
Allen licht-empfangenden Vorrichtungen in den Lichtempfängern 3 und 3', die mit den
Lichtprojektoren 2 und 2' paarweise auftreten, wird erlaubt,
Empfang von abge tastetem Licht in Synchronismus zu jenen Emissionszeiteinstellungen
durchzuführen.
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An Stelle der Steuerung unter Verwendung der
Master-Steuervorrichtungen 4 und 4' auf eine vollständig unabhängige Art
und Weise kann die Master-Steuervorrichtung 4 als eine
gemeinsame Steuervorrichtung der beiden Bereichssensoren verwendet
werden, wohingegen die Master-Steuervorrichtung 4' der Übertragung
von Signalen zwischen den beiden Sensoren gewidmet ist. Zwischen
diesen beiden Extremen gibt es viele Ansätze abhängig von dem Weg, wie die Verantwortlichkeit
für eine
Steuerung durch die beiden Steuervorrichtungen gemeinsam genutzt
wird, und die Wahl eines speziellen Ansatzes ist eine Frage der
Gestaltung.
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Falls die Energieversorgungsschaltung
mit der Systemenergieversorgung für die Master-Steuervorrichtung über einen
Erweiterungskonnektor, der durch 44 in 8 angezeigt wird, verbunden ist, wird das
Problem einer Umständlichkeit
einer Installation gelöst,
da es keine Notwendigkeit gibt, Energiekabel einzufädeln.
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In Bezug auf eine Fähigkeit
zum Hinzufügen von
Bereichssensoren kann, falls 64 optische Achsen innerhalb einer
Periode von 7 ms abgetastet werden können, die Anzahl von betriebsfähigen optischen
Achsen bis zu 64 erhöht
werden. Es ist selbstverständlich,
dass die Master-Steuervorrichtung 4 die notwendige Steuerung
durchführen
kann, selbst wenn kein Bereich von optischen Achsen hinzugefügt wird.
Hier angenommen, dass der Bereichssensor 1 16 optische
Achsen hat; in diesem Fall werden Leitungen entsprechend 16 optischen
Achsen eingeschaltet und jene entsprechend den verbleibenden 48
optischen Achsen werden abgeschaltet, um die notwendige Steuerung
zu ermöglichen.
Somit gibt es keine Notwendigkeit, die Master-Steuervorrichtung 4 als Reaktion
auf eine Erhöhung
oder Ver ringerung der Anzahl von optischen Achsen durch eine andere zu
ersetzen. Es muss kein einziger Teil der elektrischen Schaltungen
geändert
werden.
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Die Master-Steuervorrichtung ist
auch erforderlich, um die Hinzufügung
einer Slave-Steuervorrichtung zu erkennen. Ein möglicher Weg, diese Notwendigkeit
zu erfüllen,
geschieht durch die Auswahl durch einen Bediener zwischen Einstellungen
mit einem Schalter oder einem ähnlichen
Mittel um sicherzustellen, dass die Master-Steuervorrichtung erkennen
kann, wie viele Slave-Steuervorrichtungen hinzugefügt wurden.
Dieser Ansatz, den Bediener die Anzahl von Erweiterungen von Slave-Steuervorrichtungen
erkennen zu lassen, war jedoch problematisch, da er unbeabsichtigt
vergessen kann, eine Einstellung einzugeben oder eine falsche Einstellung vornimmt.
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Ein möglicher Weg, die Hinzufügung einer Slave-Steuervorrichtung
zu erkennen, wird allgemein in 6A und 6B gezeigt. In 6A hat eine Master-Steuervorrichtung 4 eine
Erweiterungserkennungsschaltung und eine Slave-Steuervorrichtung 5, die
mit der Master-Steuervorrichtung 5 zu verbinden ist, hat
auch eine Erweiterungserkennungsschaltung. Die Erweiterungserkennungsschaltung
in der Master-Steuervorrichtung 4 hat eine Steuerschaltung 1, mit
der eine Leitungsspannung Vcc über
einen Widerstand R verbunden ist; die Erkennungsschaltung hat auch
eine Steuerschaltung 2, mit der eine Leitungsspannung Vcc über einen
Widerstand R verbunden ist. Die Erweiterungserkennungsschaltung
in der Slave-Steuervorrichtung 5 hat entsprechende kurzschließende Schaltungen,
die mit der Masse verbunden sind, derart, dass wenn der Konnektor
in der Slave-Steuervorrichtung 5 mit dem Konnektor in der Master-Steuervorrichtung 4 verbunden
ist, die Steuerschaltungen 1 und 2 auf einem tiefen
(L-) Pegel interpretiert werden.
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Hier wird angenommen, dass nur die
Master-Steuervorrichtung 4 in Betrieb ist, ohne mit der Slave-Steuervorrichtung 5 (siehe 6A) verbunden zu sein. In
diesem Fall werden die Steuerschaltungen 1 und 2 in
der Master-Steuervorrichtung 4 mit Vcc versorgt, um auf
einem hohen (H-) Pegel interpretiert zu werden, worauf die Erweiterungserkennungsschaltung
schließt,
dass "keine Slave-Steuervorrichtung
hinzugefügt
ist".
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Falls die Slave-Steuervorrichtung 5 mit
der Master-Steuervorrichtung 4 verbunden ist, wie in 6B gezeigt, erlauben die
kurzschließenden Schaltungen
in der Slave-Steuervorrichtung 5, die mit der Masse verbunden
sind, den Steuerschaltungen 1 und 2, auf einem "L"-Pegel interpretiert zu werden, worauf
die Erweiterungserkennungsschaltung schließt, dass "eine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist".
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Somit hängt das konventionelle Verfahren von
dem Vorhandensein oder Fehlen einer Verbindung der Slave-Steuervorrichtung 5 ab,
um automatisch zu bestimmen, ob die Slave-Steuervorrichtung 5"hinzugefügt" oder "nicht hinzugefügt" wurde.
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Mit den oben beschriebenen Ansätzen gab es
in gewöhnlichen
Fällen
kein Problem. Falls jedoch ein anomales Ereignis auftritt, wie etwa
durch den Konnektor in der Slave-Steuervorrichtung 5 beispielhaft
gezeigt, der sich von der Master-Steuervorrichtung 4 ablöst, kann
der Bediener, der dieses Ereignis nicht bemerkt, versagen, den Konnektor
mit der Master-Steuervorrichtung ungeachtet der Hinzufügung eines
Bereichssensors erneut zu verbinden. In diesem Fall wird ein Ausgabesignal
für die
Unterbrechung von Licht in einer bestimmten optischen Achse nicht
zu der zugehörigen
Steuerschaltung übermittelt und
die Stanzmaschine oder eine gewisse andere unter einer Steuerung
befindliche Vorrichtung versagt, unverzüglich zu stoppen, was eine
sehr gefährliche
Situation ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit
einer Absicht unternommen, das oben angeführte Problem anzusprechen und
hat als ein Ziel eine Befriedigung der folgenden beiden Anforderungen:
- 1) Vermeiden der Möglichkeit einer Gefahr, in
der ungeachtet der Hinzufügung
eines Bereichssensors die Steuervorrichtung versagt, die Anzahl von
Bereichssensoren wegen einer elektrischen Störung, wie etwa eines veränderten
Konnektors, richtig zu erkennen, wodurch sie zum Erfassen der offensichtlichen
Installation von mehr als einem Bereichssensor nicht fähig sein
wird; und
- 2) Beseitigen der Notwendigkeit, dass der Bediener die Anzahl
von Erweiterungen von Slave-Steuervorrichtungen durch Auswahl von
Einstellungen in einem Schalter oder einem ähnlichen Mittel erkennt, da
der Bediener unbeabsichtigt vergessen kann, eine richtige Einstellung
einzugeben oder eine falsche Einstellung vornimmt.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein Verfahren zum Verifizieren des Vorhandenseins einer Slave-Steuervorrichtung
in einer Master-Steuervorrichtung zum Steuern von mehr als einem
Bereichssensor mit einem elektrischen Mittel zum Erkennen des Vorhandenseins
der Slave-Steuervorrichtung vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
mechanisches Verbinden einer Abdeckung mit der Master-Steuervorrichtung
an Stelle der Slave-Steuervorrichtung, wenn die Slave-Steuervorrichtung
fehlt, elektrisches Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens der
Slave-Steuervorrichtung und des Vorhandenseins oder Fehlens der
Abdeckung derart, um elektrisch zu bestimmen, ob die Master-Steuervorrichtung
mit der Abdeckung verbunden ist, mit der Slave-Steuervorrichtung
verbunden ist oder weder mit der Slave-Steuervorrichtung noch mit
der Abdeckung verbunden ist.
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Zweckmäßiger Weise inkludiert der
Bestimmungsschritt den Schritt: Signalisieren einer Anomalie, wenn
weder eine Slave-Steuervorrichtung
noch eine Abdeckung verbunden sind.
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Der Abdeckungsverbindungsschritt
kann den Schritt inkludieren: Wirken der Abdeckung auf einen eingebauten
Schalter (S) in der Master-Steuervorrichtung.
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An der Abdeckung kann ein Vorsprung
vorgesehen sein, die wiederum an der Master-Steuervorrichtung angebracht
sein kann, wobei der Vorsprung auf den Schalter wirkt.
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In einer Ausführungsform ist eine elektrisch kurzschließende Schaltung,
die die Kontakte des Schalters kurzschließt, in der Abdeckung vorgesehen,
die wiederum an der Master-Steuervorrichtung befestigt ist, und
die kurzschließende
Schaltung wirkt auf den Schalter.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der Erfindung wird eine Master-Steuervorrichtung von Bereichssensoren
vorgesehen, wobei jeder mehrfache optische Achsen hat, wobei die
Master-Steuervorrichtung umfasst: eine Verbindungserkennungsschaltung,
die mit einer Slave-Steuervorrichtung zum Verbinden mit einem Bereichssensor
elektrisch verbindbar ist; einen Schalter, der wenn gehandhabt wird,
verhindert, dass die Erweiterungserkennungsschaltung eine Slave-Steuervorrichtung
erkennt, und ein Manipulationsloch (H), durch das der Schalter von
außerhalb
der Master-Steuervorrichtung bedienbar ist.
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Es kann eine Abdeckung verwendet
werden, wenn keine Slave-Steuervorrichtung
hinzugefügt
ist, und die mit der oben erwähnten
Master-Steuervorrichtung zu verbinden ist, die auf den Schalter
durch das Manipulationsloch wirken wird.
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In einer Ausführungsform durchläuft ein
Vorsprung das Manipulationsloch, um den Schalter einzuschalten,
fähig zum
Erkennen der Hinzufügung
einer Slave-Steuervorrichtung.
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In einer anderen Ausführungsform
durchläuft eine
elektrisch kurzschließende
Schaltung das Manipulationsloch, um die Kontakte des Schalters kurzzuschließen, fähig zum
Erkennen der Hinzufügung
einer Slave-Steuervorrichtung.
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Für
ein besseres Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie die selbige zur Wirkung gebracht
werden kann, wird nun als ein Beispiel Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen genommen, in denen:
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1A bis 1C perspektivisch eine Master-Steuervorrichtung,
eine Abdeckung, die mit der Master-Steuervorrichtung zu verbinden
ist, und eine Steuervorrichtung in einer Slave-Steuervorrichtung, die
mit der Master-Steuervorrichtung zu verbinden ist, gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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2 die
Erweiterungserkennungsschaltungen in den drei in 1 gezeigten Komponenten zeigt;
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3 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung,
die in 2a gezeigt wird,
mit der Abdeckung, die in 2c gezeigt
wird, verbunden wird;
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4 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung,
die in 2a gezeigt wird,
mit der Erweiterungserkennungsschaltung in der Slave-Steuervorrichtung,
die in 2b gezeigt wird,
verbunden wird;
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5 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6A und 6B ein Verfahren zeigen,
das allgemein erdacht ist, um die Hinzufügung einer Slave-Steuervorrichtung
in dem Fall einer Verwendung von mehr als einem Bereichssensor zu
erkennen;
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7 einen
konventionellen Fall der Steuerschaltungskonfiguration zeigt, die
mit mehr als einem Bereichssensor eingesetzt wird;
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8 ein
Blockdiagramm für
den Bereichssensor des Typs ist, der in 7 gezeigt wird; und
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9 eine
schematische perspektivische Ansicht eines üblichen Bereichssensors ist.
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Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf 1A bis 4 beschrieben.
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1A ist
eine perspektivische Ansicht einer Master-Steuervorrichtung 4 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 1B ist eine
perspektivische Ansicht einer Abdeckung 64, die mit der
Master-Steuervorrichtung 4 zu verbinden ist, wenn keine
Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist;
und 1C ist eine perspektivische
Ansicht eines Konnektors 54 in einer Slave-Steuervorrichtung,
die der Master-Steuervorrichtung 4 hinzuzufügen ist.
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2 zeigt
die Erweiterungserkennungsschaltungen in den drei in 1A bis 1C gezeigten Komponenten.
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3 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung 4, die
in 2 gezeigt wird, mit
der Abdeckung 64, die in 2 gezeigt
wird, verbunden wird.
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4 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung 4, die
in 2 gezeigt wird, mit
der Erweiterungserkennungsschaltung in der Slave-Steuervorrichtung 5,
die in 2 gezeigt wird,
verbunden wird.
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Wie in 1a gezeigt,
hat die Master-Steuervorrichtung 4 einen Erweiterungskonnektor 44 in ihrem
unteren Teil und an der Seite zu dem eine Slave-Steuervorrichtung
eines Erweiterungsbereichssensors hinzuzufügen ist. Der Konnektor 44 hat
eine Vielheit von Löchern 44c,
in die die Konnektorpins einzufügen
sind. Die Anzahl von Löchern 44c hängt von
dem Weg ab, wie die Verantwortlichkeit für eine Steuerung durch die
Master-Steuervorrichtung 4 und die Slave-Steuervorrichtung 4' gemeinsam genutzt wird.
Ein Manipulationsloch 44a ist in der Master-Steuervorrichtung 4 gemäß der Erfindung
vorzusehen, wie nachstehend beschrieben wird. Die beiden Befestigungslöcher 44b sind
an entgegenliegenden Seiten des Konnektors 44 vorgesehen.
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Die Abdeckung 64 gemäß der in 1B gezeigten Anordnung muss
an der Master-Steuervorrichtung 4 auf einem derartigen
Weg befestigt werden, um den Erweiterungskonnektor 44 abzudecken, wenn
der Master-Steuervorrichtung keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist.
Dazu werden die Befestigungslöcher 64b an
entgegenliegenden Enden der Abdeckung in Registrierhaltung mit den Befestigungslöchern 44b in
der Master-Steuervorrichtung 4 platziert,
und Befestigungsmittel, wie etwa Schrauben 64d, werden
in die Master-Steuervorrichtung 4 eingefügt, um die
Abdeckung zu fixieren. Zur gleichen Zeit wird ein Vorsprung 64a an
der Abdeckung 64 in das Manipulationsloch 44a in
der Master-Steuervorrichtung 4 eingefügt.
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Wie in 1C gezeigt,
hat der Konnektor 54 in der Slave-Steuervorrichtung 5 Konnektorpins 54c in
Positionen, die den Einfügungslöchern 44c in
der Master-Steuervorrichtung 4 ent sprechen. Wenn ein Erweiterungsbereichssensor
hinzuzufügen
ist, werden der Lichtprojektor und der Lichtempfänger in diesem Bereichssensor
mit der Slave-Steuervorrichtung 5 verbunden und zur gleichen
Zeit wird der Konnektor 54 in dieser Slave-Steuervorrichtung
in den Konnektor 44 in der Master-Steuervorrichtung 4 eingesteckt. Danach
werden die Gehäuse
der beiden Steuervorrichtungen mittels Schrauben, die nicht gezeigt
werden, fixiert.
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2 zeigt
die Erweiterungserkennungsschaltungen in den drei in 1 gezeigten Komponenten. 2 zeigt eine Schaltung zum
Generieren von Erweiterungserkennungssignalen, die an Steuerschaltungen 1 und 2 in
der Master-Steuervorrichtung 4 anzulegen sind. Kurz gesagt
werden Erweiterungserkennungssignale durch Aufnehmen externer Signale über Konnektorpin-Einfügungslöcher 441 und 442 in
dem Erweiterungskonnektor 44 generiert. Wie in 2 gezeigt, hat die Steuerschaltung 1 in
der Master-Steuervorrichtung 4 eine Leitungsspannung Vcc,
die über
einen Widerstand R1 verbunden ist; die Steuerschaltung 1 ist
auch mit dem Einfügungsloch 441 verbunden.
Die Steuerschaltung 2 in der Master-Steuerschaltung 4 ist
nicht nur mit einem Widerstand R2, sondern auch mit dem Einfügungsloch 442 verbunden.
Das andere Ende von dem Widerstand R2 ist geerdet. Normalerweise
offene Kontakte S in einem Schalter sind zwischen den Einfügungspins 441 und 442 verbunden.
Das Gehäuse
der Master-Steuervorrichtung 4 hat ein Manipulationsloch
H, durch das auf die normalerweise offenen Kontakte S von außen zugegriffen
werden kann. Die Widerstandswerte von R1 und R2 können ein
Verhältnis von
1 : 10 haben (Widerstand R1 = 1 kΩ; Widerstand R2 = 10 kΩ).
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Wegen der gerade oben beschriebenen
Anordnung veranlasst eine Schließung des normalerweise offenen
Kontakts S, dass ein "H"-Eingangspegel den
Steuerschaltungen 1 und 2 zugeführt wird, worauf "keine Hinzufügung einer
Slave-Steuervorrichtung" erfasst
wird.
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2 zeigt
auch die Schaltung, die in der Slave-Steuervorrichtung 5 zum Generieren
von Erweiterungserkennungssignalen vorgesehen ist; die Schaltung
hängt von
zwei Konnektorpins 541 und 542 in dem Erweiterungskonnektor 54 zum
Generieren von Erweiterungserkennungssignalen in der Master-Steuervorrichtung 4 ab.
Wie in 2b gezeigt, sind
die beiden Konnektorpins 541 und 542 geerdet.
Beim Verbinden der Pins 541 und 542 in die Einfügungslöcher 441 und 442 in
der Master-Steuervorrichtung 4 werden
beide Steuerschaltungen 1 und 2 geerdet, wodurch "die Hinzufügung einer
Slave-Steuervorrichtung" erfasst
wird. Details dieses Ereignisses werden später mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Des weiteren zeigt 2 die Struktur der Abdeckung 64,
die an der Master-Steuervorrichtung 4 zu befestigen ist,
solange wie keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist.
Die Abdeckung 64 hat einen Vorsprung P, der, wenn die Abdeckung
an der Master-Steuervorrichtung 4 befestigt ist, das Manipulationsloch
H in ihrem Gehäuse
durchläuft,
um auf den Schalter zuzugreifen, der gedrückt wird, um die normalerweise
offenen Kontakte S zu schließen,
worauf die Steuerschaltungen 1 und 2 mit "H"-Signalen versorgt werden, die "keine Hinzufügung einer
Slave-Steuervorrichtung" anzeigen.
Details dieses Ereignisses werden unmittelbar nachstehend mit Bezug
auf 3 beschrieben.
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3 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung
4, die
in
2 gezeigt wird, mit
der Abdeckung
64, die in
2 gezeigt
wird, verbunden wird. Wie gezeigt, schließt der Vorsprung P in der Abdeckung
64 die normalerweise
offenen Kontakte S in der Master-Steuervorrichtung
4, sodass
die Widerstände
R1 und R2 in Reihe verbunden sind und das Potenzial an ihrer Verbindungsstelle
an die beiden Steuerschaltungen
1 und
2 angelegt
wird. Speziell werden die Spannung V1, die an die Steuerschaltung
1 angelegt
wird, und Spannung V2, die an die Steuerschaltung
2 angelegt
wird, wie folgt ausgedrückt:
-
Somit wird durch Befestigen der Abdeckung 64 an
der Master-Steuervorrichtung 4,
wenn keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist, ein Signal eines "H"-Pegels beiden Steuerschaltungen 1 und 2 zugeführt.
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4 zeigt,
wie die Erweiterungserkennungsschaltung in der Master-Steuervorrichtung 4, die
in 2 gezeigt wird, mit
der Erweiterungserkennungsschaltung in der Slave-Steuervorrichtung 5,
die in 2b gezeigt wird,
verbunden wird. Wie gezeigt, sind beide Steuerschaltungen 1 und 2 durch
die interne Schaltung in der Slave-Steuervorrichtung 5 geerdet.
Deshalb werden Spannung V1, die an die Steuerschaltung 1 angelegt
wird, und Spannung V2, die an die Steuerschaltung 2 angelegt
wird, wie folgt ausgedrückt: V1 = V2 = 0 ("L"-Pegel).
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Somit wird durch Hinzufügen der
Slave-Steuervorrichtung 5 zu der Master-Steuervorrichtung 4 ein
Signal eines "L"-Pegels beiden Steuerschaltungen 1 und 2 zugeführt.
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Nach obiger Beschreibung der charakteristischen
Schaltungskonfigurationen in Verbindung mit der Master-Steuervorrichtung
erläutern
wir nun, wie sie arbeitet, falls ein bestimm tes anomales Ereignis auftritt,
wie durch Ablösen
des Konnektors in der Slave-Steuervorrichtung 5 von der
Master-Steuervorrichtung 4 beispielhaft gezeigt. Falls
sich der Konnektor 54 in der Slave-Steuervorrichtung 5 von
der Master-Steuervorrichtung 4 ablöst, ist
weder der Konnektor 54 noch die Abdeckung 64 mit
der Master-Steuervorrichtung 4 verbunden und die Schaltung
in diesem Fall ist, wie in 2 gezeigt.
Weder Steuerschaltung 1 noch Steuerschaltung 2 sind
geerdet und normalerweise offene Kontakte S sind nicht geschlossen;
deshalb ist die Eingangspannung V1 zu der Steuerschaltung 1 gleich
Vcc und die Eingangspannung V2 zu der Steuerschaltung 2 ist
gleich dem Erdpotenzial, wie nachstehend gezeigt: V1
= Vcc ("H"-Pegel)
V2 = 0 ("L"-Pegel).
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Somit kann ein beliebiges anomales
Ereignis durch die Zuführung
eines Signals eines "H"-Pegels zu der Steuerschaltung 1 und
eines Signals eines "L"-Pegels zu der Steuerschaltung 2 erfasst
werden.
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Die vorangehende Erläuterung
kann die folgt zusammengefasst werden.
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Falls Indikatorlampen L1 und L2 vorgesehen sind,
die aufleuchten, falls mit Eingangspannung V1 zu der Steuerschaltung 1 und
Eingangspannung V2 zu der Steuerschaltung 2 versorgt, werden
die folgenden Ereignisse auftreten: Im Normalmodus:
- (1) Wenn keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist:
L1 = EIN; L2 = EIN,
- (2) Wenn eine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist:
L1 = AUS; L2 = AUS,
-
Im anomalen Modus: L1 = EIN; L2 =
AUS.
-
Wie auf den vorangehenden Seiten
beschrieben, erfordert die vorliegende Anordnung, dass eine Abdeckung
mechanisch mit der Master-Steuervorrichtung verbunden ist, solange
wie keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist. Der Vorsprung an der
Abdeckung, die mit der Master-Steuervorrichtung verbunden ist, schaltet
den Schalter an der Eingangsseite der Steuerschaltungen 1 und 2 ein.
Falls andererseits ein anomales Ereignis auftritt, wie durch das
Ablösen
des Konnektors 54 an der Slave-Steuervorrichtung 5 von
der Master-Steuervorrichtung 4 beispielhaft dargestellt,
ist weder die Abdeckung noch der Konnektor mit der Master-Steuervorrichtung
verbunden und diese Tatsache hilft, die Anomalie zu erfassen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird
der Vorsprung an der Abdeckung, die an der Master-Steuervorrichtung
befestigt ist, wenn keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist,
als ein Mittel zum Erfassen von Anomalien verwendet. Dies ist nicht
die einzige Möglichkeit,
und der Vorsprung kann durch ein beliebiges Mittel ersetzt werden,
das auf den Schalter an der Eingangsseite der Steuerschaltungen 1 und 2 wirkt. 5 zeigt einen beispielhaften Fall
eines derartigen alternativen Mittels und eine Abdeckung 64' ist mit einer
kurzschließenden
Schaltung K versehen, die einen metallischen Teil inkludiert, der die
Kontakte des Schalters kurzschließt.
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Wenn die Abdeckung
64', die an die
kurzschließende
Schaltung K angepasst ist, mit der Master-Steuervorrichtung
4 in
der Richtung, die durch offene Pfeile angezeigt wird, verbunden
ist, werden die Kontakte des Schalters kurz geschlossen, sodass Widerstände R1 und
R2 in Reihe verbunden sind und das Potenzial an ihrer Verbindungsstelle
an beide Steuerschaltungen
1 und
2 angelegt wird.
Speziell werden Spannung V1, die an die Steuerschaltung
1 angelegt
wird, und Spannung V2, die an die Steuerschaltung
2 angelegt
wird, wie folgt ausgedrückt:
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Somit wird durch Befestigen der Abdeckung 64' an der Master-Steuervorrichtung 4,
wenn keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist, ein Signal eines "H"-Pegels beiden Steuerschaltungen 1 und 2 zugeführt.
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Die detaillierte Beschreibung einer
Wirkung der Master-Steuervorrichtung 4, wenn sie mit der
Slave-Steuervorrichtung 5 verbunden ist, wird hier nicht gegeben,
da sie dem ähnlich
ist, was mit Bezug auf 4 beschrieben
wurde. Die Wirkung der Master-Steuervorrichtung 4, wenn
ein anomales Ereignis aufgetreten ist, muss auch nicht beschrieben
werden, da sie dem entspricht, was mit Bezug auf 2 beschrieben wurde. Die vorangehende
Erläuterung des
Falls einer Verwendung von Abdeckung 64', die an die kurzschließende Schaltung
K angepasst ist, kann wie folgt zusammengefasst werden.
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Im Normalmodus:
- (1)
Wenn keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist: L1 = EIN; L2 = EIN
- (2) Wenn eine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist:
L1 = AUS; L2 = AUS
-
Im anomalen Modus: L1 = EIN; L2 =
AUS.
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Wie oben beschrieben, ist es in einer
anderen Anordnung erforderlich, dass eine Abdeckung, die zu der
kurzschließenden
Schaltung angepasst ist, mechanisch mit der Master-Steuervorrichtung verbunden
ist, solange wie keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist.
Die kurzschließende
Schaltung in der Abdeckung, die mit der Master-Steuervorrichtung
verbunden ist, schließt
die Kontakte an der Eingangsseite der Steuerschaltungen 1 und 2 kurz. Diese
Anordnung ermöglicht
die Erfassung eines anomalen Ereignisses, wie etwa, dass sich der
Konnektor 54 an der Slave-Steuervorrichtung 5 von
der Master-Steuervorrichtung 4 ablöst.
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Die vorangehenden Ausführungsformen nehmen
die Hinzufügung
von nur einem Bereichssensor an. Es ist selbstverständlich,
dass zwei oder mehr Erweiterungsbereichssensoren hinzugefügt werden
können,
falls eine Signalbearbeitung in der Master-Steuervorrichtung auf einem anderen
Weg durchgeführt
wird. In diesem Fall können
auch Slave-Steuervorrichtungen hinzugefügt werden und falls Signalleitungen
zum Erkennen ihrer Erweiterung in einer Anzahl entsprechend als
zwei oder mehr Slave-Steuervorrichtungen
hinzugefügt
sind, kann die Hinzufügung
von jeder Slave-Steuervorrichtung auf eine ausfallsichere Art und
Weise durch die positive Verwendung eines mechanischen Elementes
erkannt werden.
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Wie auf den vorangehenden Seiten
beschrieben, erfordert das vorliegende System, dass eine Abdeckung
mit einem Vorsprung oder eine kurzschließende Schaltung mechanisch
an der Master-Steuervorrichtung
befestigt sind, solange wie keine Slave-Steuervorrichtung hinzugefügt ist.
Falls ein anomales Ereignis auftritt, wie durch das Ablösen des
Konnektors 54 an der Slave-Steuervorrichtung 5 von
der Master-Steuervorrichtung 4 beispielhaft dargestellt,
hilft das Fehlen der Abdeckung, diese Anomalie zu erfassen.
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Kurz gesagt ist der Bereichssensor
eines Typs, der die Hinzufügung
einer Steuervorrichtung gestattet, derart, dass an Stelle einer
einzigen Abhängigkeit
von elektrischem Multiplexen, um ein gefährliches Ereignis zu vermeiden,
das wegen der Natur des Systems als ein erweiterbarer Typ auftritt,
ein mechanisches Element zusätzlich
eingesetzt wird, wenn keine Steuervorrichtung hinzugefügt ist,
wobei dadurch die potenzielle Gefahr auf ein akzeptabel niedriges
Niveau reduziert wird.
