ES2309805T3 - Dispositivo de seguridad para una instalacion de funcionamiento automatico, que comprende como minimo una parte con movimiento automatico. - Google Patents

Abstract

Instalación de funcionamiento automático, tal como una instalación de fabricación y/o transportador, que comprende como mínimo una parte de la instalación (12, 20) que es desplazada de forma automática, comprendiendo una unidad de control (40) diseñada para controlar los movimientos de la parte de instalación (12) y que comprende un dispositivo de seguridad diseñado para determinar, como mínimo, una variable de movimiento (86, 88) de la parte de instalación (12, 20) de forma relevante a la seguridad, caracterizado porque el dispositivo de seguridad comprende, como mínimo, un sensor de aceleración (50; 50a, 50b) y una unidad de evaluación (46a, 46b), de manera que el sensor de aceleración (50; 50a, 50b) está acoplado a la parte de la instalación dotada de movimiento (12, 20), a efectos de detectar cualquier aceleración de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento y estando diseñada la unidad de evaluación (46a, 46b) para determinar, al menos, la velocidad de movimiento (86) y/o la carrera de desplazamiento (88) de la parte (12, 20) de la instalación en base a la aceleración.

Description

Dispositivo de seguridad para una instalación de funcionamiento automático, que comprende como mínimo una parte con movimiento automático.

La presente invención se refiere a una instalación de funcionamiento automático, especialmente una instalación de mecanización o de transporte, que tiene como mínimo una parte de la instalación desplazable de forma automatizada, con una unidad de control, que está construida además para controlar los desplazamientos de dicha parte de la instalación y con un dispositivo de seguridad que está construido de manera tal que puede determinar, como mínimo, la magnitud de desplazamiento de dicha pieza de la instalación de forma relevante para la seguridad.

La presente invención se refiere además a un procedimiento para la detención, de forma relevante para la seguridad, de una parte móvil de una instalación del tipo mencionado.

Una instalación con un dispositivo de seguridad de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE 100 27 156 A1.

La instalación conocida es una prensa de doblar cantos o máquina similar en la que una primera parte de la máquina lleva a cabo un desplazamiento de trabajo del tipo de estampación o troquelado con respecto a una segunda pieza o parte de la máquina. Con este desplazamiento de trabajo, se puede realizar el corte o embutición de una pieza a trabajar bajo la acción de la presión que también puede servir para la conformación sin sujeción de la pieza.

Tal como se puede apreciar fácilmente, un desplazamiento de trabajo de este tipo, es decir, en forma de troquelado, es peligroso para el personal que debe proceder, por ejemplo, a colocar y sacar la pieza a trabajar. En realidad, se producen siempre accidentes en los que el operario, por falta de advertencia y/o por fallos en la forma de proceder, sufre graves aplastamientos o incluso seccionamiento de partes corporales. Para evitar accidentes de este tipo, la instalación que se da a conocer en el documento DE 100 27 156 A1 presenta un dispositivo de protección que actúa sin contacto y que se desplaza simultáneamente ("BWS") de desplazamiento simultáneo. De manera concreta, se trata de un dispositivo de barrera de luz, cuyos rayos de luz discurren paralelamente al borde frontal de la pieza sometida a desplazamiento, de manera que la disposición de barrera de luz es desplazada conjuntamente en el desplazamiento de trabajo de la pieza a trabajar. En caso de que un rayo de luz de dicho dispositivo de barrera de luz sea interrumpido, se detiene inmediatamente, sin excepción, el desplazamiento de trabajo. Poco antes del cierre de la prensa, el dispositivo de barrera de luz debe ser, no obstante, desactivado (el llamado enmudecimiento), puesto que la interrupción del haz de luz por la pieza a trabajar que se debe conformar dificultaría de otro modo el cierre de la prensa.

A efectos de posibilitar el montaje posterior de manera simple de estos dispositivos de barrera de luz, el documento DE 100 27 156 A1 da a conocer la desactivación de un dispositivo de barrera de luz ("enmudecer") cuando la velocidad de desplazamiento de la herramienta del tipo de matices de estampación se encuentra por debajo de un valor predeterminado de velocidad. Habitualmente, la herramienta del tipo de una matriz de estampación es desplazada, especialmente de su posición de reposo (lo que se llama punto muerto superior) en primer lugar con una elevada velocidad sobre la pieza a trabajar (desplazamiento rápido). La conformación de la pieza a trabajar tiene lugar, por el contrario, a una velocidad más reducida (fase de trabajo). De acuerdo con el documento DE 100 27 156 A1, la desactivación del dispositivo de barrera de luz, con la única dependencia de la velocidad de desplazamiento de la herramienta, tiene la ventaja de que las prensas más viejas pueden ser dotadas, de manera relativamente simple, con el dispositivo de barrera de luz al que hace objeto dicha patente. Por otra parte, la forma de trabajar prevista prevé que la velocidad correspondiente de la herramienta pueda ser determinada de modo relevante para la seguridad, es decir, que la velocidad de desplazamiento de la herramienta debe ser determinada de forma tal que incluso en el caso de un fallo o avería en la funcionalidad del dispositivo de seguridad no se puede producir ninguna circunstancia peligrosa para los operarios.

En la prensa del documento DE 100 27 156 A1 la velocidad de la herramienta es determinada, por lo tanto, con dos módulos de medición, de manera que uno de los módulos de medición está constituido en forma de un detector de ángulo paso a paso, mediante un cable fijado a la herramienta el cual es arrollado y desenrollado en el movimiento de trabajo. El movimiento de giro generado por el enrollado y desenrollado es captado por un sensor paso a paso de ángulo o sensor de giro. El segundo módulo de medición presenta un sensor de inducción mediante el cual se desplaza una banda magnética, de forma que la banda magnética sigue de manera correspondiente el movimiento de la herramienta. Como alternativas, se indicarán dispositivos de medición que contienen una cremallera dentada, un potenciómetro lineal, una regla transparente con barrera luminosa o un sensor inductivo con una chapa dotada de orificios.

Todos estos sensores tienen en común que sus medidas físicas dependen de las dimensiones de la instalación o bien de la carrera de desplazamiento de la pieza de la instalación que tiene movimiento. Por ejemplo, en el caso de que se deba controlar una trayectoria de movimiento de mil milímetros, se necesitará un cable, banda de medir o regla que tenga la longitud correspondiente. Los medios de medición recomendados son en todos los casos relativamente voluminosos y requieren un montaje complejo con los correspondientes costes elevados. Esto es válido en la determinación relevante a la seguridad de magnitudes de desplazamiento de una pieza de instalación dotada de movimiento en mayor medida cuando por cuestiones de seguridad se deben utilizar medios de medición redundantes, en todo caso.

Una instalación similar, en la que se trata de modo correspondiente de una prensa, se conoce por el documento WO 97/25568. En este caso, se utiliza un disco de Encoder óptico para controlar el desplazamiento de trabajo de la herramienta. El disco Encoder será obligado a girar, también en este caso, mediante una cadena, un cable o medio similar que por un extremo esté fijado a la herramienta dotada de movimiento (ver figura 9b). En lo que respecta a los costes de materiales, las medidas y la dificultad de montaje son inconvenientes igual que en el caso de la instalación del documento DE 100 27 156 A1.

La presente invención se refiere, de manera preferente, a la determinación relevante de la seguridad de una magnitud de desplazamiento en una prensa o en una máquina estacionaria similar, con una herramienta que se desplaza de forma similar a un punzón de estampación. La invención no queda, no obstante, limitada a dicho tipo de trabajo y puede ser utilizada para otras instalaciones similares preferentemente estacionarias, en las cuales se debe determinar la velocidad de desplazamiento y/o la carrera de desplazamiento de una pieza o parte de la instalación dotada de movimiento, de forma relevante a la seguridad. En particular, la invención puede ser utilizada, por lo tanto, en otras instalaciones de fabricación tales como máquinas, herramientas de tornear, taladrar y fresar, robots, instalaciones de soldadura entre otro tipo de máquinas y también en instalaciones de transporte o alimentación estacionarias, tales como bandas de transporte o elevadores.

Es un objetivo de la presente invención el dar a conocer una alternativa económica y, en lo posible, de pequeñas dimensiones para la determinación de la velocidad de desplazamiento y/o de la carrera de desplazamiento de una pieza o parte de una instalación dotada de movimiento dentro de una instalación estacionaria, de modo relevante para la seguridad.

Este objetivo se consigue según un aspecto de la presente invención, de manera que el dispositivo de seguridad indicado al principio, comprende como mínimo un sensor de aceleración y una unidad de evaluación, de modo que el sensor de aceleración está acoplado con la pieza de la instalación dotada de movimiento para evaluar la aceleración de la pieza de la instalación dotada de movimiento y de manera que la unidad de evaluación está construida de manera tal que puede determinar, como mínimo, la velocidad de desplazamiento y/o carrera de desplazamiento de la pieza o parte de la instalación en base a la aceleración.

Este objetivo se consigue además, mediante un procedimiento del tipo indicado al principio, en el que para determinar la magnitud del movimiento se determina en primer lugar la aceleración de la pieza de la instalación dotada de movimiento con ayuda de un sensor de aceleración y, a continuación, en base a la aceleración que se ha determinado proceder a la determinación, como mínimo, de la velocidad de desplazamiento y/o carrera de desplazamiento de la pieza de la instalación como magnitud de desplazamiento.

Por lo tanto, la presente invención se aparta del principio utilizado hasta el momento, por lo menos para la determinación de la trayectoria y/o velocidad relevante para la seguridad en instalaciones estacionarias, según el cual los medios de medición a utilizar presentan zonas de medición y medidas físicas que dependen de las dimensiones de la instalación y de la magnitud que se debe evaluar. Un sensor de aceleración posibilita básicamente la evaluación técnica de la aceleración, de manera independiente a la dimensión de la pieza de la instalación que está dotada de aceleración e independientemente de la trayectoria que se recorrerá durante dicho período de aceleración. Las medidas físicas de un sensor de aceleración son, por lo tanto, independientes de las dimensiones de la instalación e independientes de la trayectoria o carrera de desplazamiento que recorre la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento.

Además, se dispone a escala comercial sensores de aceleración que funcionan de forma capacitiva o pieza resistente, en forma de elementos constructivos cuyas dimensiones ascienden solamente a algunos milímetros o centímetros. Se utilizan sensores de aceleración apropiados, por ejemplo en vehículos a motor a efectos de que en base a la aceleración calculada, que se puede presentar por ejemplo en el caso de un accidente, disparar una bolsa de aire o "Airbag". En este caso, la aceleración que se ha evaluado sirve en todo caso como magnitud de medición, mientras que por el contrario la presente invención calcula la velocidad de desplazamiento y/o carrera de desplazamiento en base a la aceleración captada.

La relación física entre aceleración, velocidad y trayectoria recorrida es bien conocida. Por lo tanto, la velocidad de la pieza o parte de una instalación dotada de movimiento se puede calcular en base a la aceleración captada por medios de medición, de manera que se integran los valores de aceleración que se han captado con respecto al tiempo. De manera similar, se puede determinar la trayectoria recorrida por integración de la velocidad. Para conseguir los valores reales de la velocidad o de la trayectoria recorrida, se debe conocer, no obstante, la velocidad y la posición de la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento al principio del tiempo de integración. No obstante, esto no es problema alguno en una instalación estacionaria que funciona de forma automática, puesto que en todos los casos se dispone, por lo menos, después de la puesta en marcha de la instalación, un estado de reposo definido o bien se tomará en consideración en un proceso de iniciación. En una prensa se tiene siempre un punto de reposo (velocidad nula, posición definida) al inicio de un ciclo de trabajo puesto que todos los ciclos de trabajo empiezan en el llamado punto muerto superior de la herramienta de la prensa.

En caso de que la aceleración de la herramienta (o bien una pieza o parte de la instalación unida a la misma) es evaluada desde el inicio del desplazamiento de trabajo de forma continua, o como mínimo en periodos de tiempo regulares, se pueden determinar la velocidad real y la posición real de forma matemática.

El valor de la velocidad y la trayectoria recorrida dependen en la solución aportada por la presente invención, no solamente del punto inicial conocido sino también de la exactitud con la que el sensor de aceleración evalúa la aceleración de la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento, así como la de integración de la unidad de evaluación. Para la determinación de la velocidad, trayectoria recorrida o posición desde un punto de vista relevante para la seguridad no es necesario, no obstante, un valor de medición exacto. Por el contrario, es suficiente en este caso una consideración de valores límite que permite una determinación fiable desde el punto de vista técnico de seguridad, de que la velocidad, recorrido o posición no superan o bien no se encuentran por debajo de un punto límite fijado para la velocidad, recorrido o posición. A condición de que se tenga en cuenta una adecuada reserva de seguridad, se pueden compensar fácilmente eventuales fallos de exactitud de la medición de la nueva instalación.

La solución técnica prevista por la invención posibilita la utilización de sensores de aceleración económicos y de pequeñas dimensiones para la determinación de la velocidad, recorrido y/o posición de la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento, incluso cuando las "tolerancias" de medición alcanzables mediante aquellos sean insuficientes para otras utilizaciones técnicas de control.

El nuevo dispositivo de seguridad presenta, además de las ventajas de sus pequeñas dimensiones y costes reducidos, el hecho de que se reducen notablemente las complicaciones de montaje con respecto a los dispositivos conocidos hasta el momento. Por esta razón se puede posicionar fundamentalmente del módulo deseado en la pieza de la instalación dotada de movimiento. En una prensa del tipo anterior es especialmente ventajoso el integrar, como mínimo, un sensor de aceleración dentro o encima del receptor del dispositivo de barrera de luz, de manera que se reduce sensiblemente la envergadura del cableado.

Además, el nuevo dispositivo de seguridad presenta la ventaja de que puede ser utilizado básicamente de forma independiente del tipo de instalación y, por lo tanto, se puede utilizar en una serie de distintas instalaciones.

Otra ventaja consiste principalmente en el hecho de que el nuevo dispositivo de seguridad posibilita una determinación sin contacto y, por lo tanto, sin desgaste de la velocidad de desplazamiento, de la trayectoria recorrida y/o de la posición.

De modo global, la presente invención posibilita por consiguiente, una alternativa económica y de pequeñas dimensiones para determinar las velocidades de desplazamiento y/o las trayectorias de desplazamiento (y por lo tanto, posiciones) de una parte de la instalación dotada de movimiento en una instalación estacionaria de manera relevante para la seguridad. El objetivo antes indicado se consigue pues, de forma completa.

En una disposición de la invención, el dispositivo de seguridad presenta, como mínimo, dos sensores de aceleración y la unidad de evaluación está constituida de manera tal que la velocidad de desplazamiento y/o la trayectoria de desplazamiento de la pieza de la instalación, se puede determinar de manera redundante con ayuda, como mínimo, de dos sensores de aceleración.

Esta disposición es una posibilidad especialmente simple para alcanzar una mayor seguridad contra fallos mediante una comparación de plausibilidad. Dadas las reducidas dimensiones de los sensores de aceleración que se pueden conseguir comercialmente, la presente realización ventajosa se aprovecha de ello, pero sin limitaciones en cuanto a las ventajas que se han citado anteriormente.

Según otra realización adicional, como mínimo, dos sensores de aceleración están construidos de tal manera que captan aceleraciones de la parte de la instalación dotada de movimiento en uno de un mínimo de dos ejes de sensores distintos.

Mediante esta disposición, la probabilidad de que se produzcan los llamados errores de causa común se ve reducida. La seguridad del nuevo dispositivo queda, por lo tanto, aumentada adicionalmente. Por otra parte, la descomposición vectorial de los valores de medición a lo largo de, como mínimo, dos ejes de sensores distintos, posibilita adicionalmente una comparación de plausibilidad ventajosa.

Según otra disposición de la invención, un mínimo de dos sensores de aceleración quedan integrados en un cuerpo conjunto de los sensores.

Esta disposición posibilita otra reducción del espacio constructivo necesario y otra reducción de los costes de los componentes y/o de los costes de montaje. Además, es especialmente ventajoso que los, como mínimo, dos sensores de aceleración integrados efectúen captación según ejes de sensores distintos. Se pueden conseguir sensores de aceleración apropiados según numerosas variaciones a escala comercial, de manera que el objeto de utilización propiamente dicho es la captación multidimensional de aceleraciones dentro de un plano o de un espacio. En lo que respecta a la disposición presente sirven los, como mínimo, dos ejes de sensores para la captación redundante de aceleraciones de la parte de la instalación dotada de movimiento en una dirección de desplazamiento. Esto puede ser realizado en la disposición especialmente favorable de forma muy económica.

Según otra realización adicional, los como mínimo dos sensores de aceleración se encuentran acoplados en por lo menos, dos lugares constructivos distintos con la pieza de la instalación dotada de movimiento, de manera que en los dos sensores de aceleración se presentan diferentes tensiones previas debidas a la gravedad.

Es especialmente ventajoso que los dos o más sensores de aceleración estén colocados en su disposición de montaje con un desplazamiento de 180º entre sí, ya que de esta forma generan señales de salida en sentido contrario que posibilitan una evaluación ventajosa.

Puesto que los sensores de aceleración contienen de manera típica una masa dotada de movimiento cuya desviación puede ser evaluada en base al esfuerzo portante por medios técnicos de medición, resultan distinguibles por medios técnicos de medición las diferentes disposiciones de montaje. La causa de ello es la desviación de las masas dotadas de movimiento por causa de la fuerza de la gravedad. Ésta se expresa en la señal de salida de los sensores de aceleración según un valor de tensión previa estacionaria, es decir, una tensión previa gravitatoria. Las diferentes tensiones gravitatorias pueden ser utilizadas oportunamente para una comprobación de la plausibilidad, de manera que se posibilita elevar adicionalmente la seguridad funcional del nuevo dispositivo de seguridad. Mediante la constitución de diferencias especialmente favorables se pueden eliminar fácilmente además, las partes de tensión por ruido. La determinación relevante para la seguridad de la velocidad y/o recorrido o bien posición, es por lo tanto posible de establecer de forma más exacta y fiable.

Según otra disposición, la unidad de evaluación está construida adicionalmente para leer, como mínimo, dos sensores de aceleración desfasados en tiempo entre sí.

Mediante esta disposición, se puede conseguir, de manera muy favorable económicamente, una resolución de medición más elevada y por lo tanto, una reacción más rápida del nuevo dispositivo de seguridad.

En otra disposición adicional, el sensor o sensores de aceleración presentan una entrada por pulsador para el almacenamiento de una señal de prueba. De manera ventajosa, la señal de prueba está conectada a la unidad de evaluación que se encuentra en situación de almacenar una señal de prueba en el sensor de aceleración.

En base a una posición de espera asociada a la señal de prueba, se puede controlar de manera muy fácil la función defectuosa del sensor de aceleración en el funcionamiento corriente del dispositivo de seguridad. Por ejemplo, mediante la ayuda de la señal de prueba se puede efectuar una desviación definida de la masa desplazada en el sensor de aceleración que se debe reflejar en la señal de salida del sensor de aceleración de manera correspondiente. Esta disposición posibilita, por lo tanto, con funcionamiento seguro incluso cuando solamente se utiliza un sensor de aceleración único para la determinación de la velocidad y/o de la trayectoria recorrida. Los costes de los componentes se pueden reducir adicionalmente.

Según una disposición adicional, la unidad de evaluación está construida además, para la determinación de la dirección de desplazamiento de la parte de la instalación dotada de movimiento, en base a la aceleración, de forma relevante para la seguridad.

La dirección de movimiento de la parte de la instalación dotada de movimiento, puede ser reducida de manera muy simple a partir de la posición de reposo, en base a la "firma" o signo propio de los valores de aceleración captados por medios técnicos de medición. Además, la dirección de desplazamiento puede ser determinada incluso durante el transcurso del desplazamiento a base de los valores de posición o de velocidad que se han conseguido. La disposición presente posibilita consecuentemente, sin costes adicionales dignos de mención, una información que puede ser ventajosa en la evaluación de una situación funcional crítica para la seguridad. Por ejemplo, en una instalación se pueden permitir frecuentemente diferentes velocidades de desplazamiento con dependencia de la dirección de desplazamiento correspondiente, de manera que se puede aumentar la productividad de la instalación sin inconvenientes en cuanto a seguridad.

En otra realización adicional se prevé un detector que está construido de manera tal que puede detectar que se ha alcanzado una determinada posición de reposo de la parte de la instalación dotada de movimiento, de modo que el detector está unido con la unidad de evaluación. Es ventajoso que el detector esté construido de forma que tenga seguridad frente a los fallos en el sentido de las determinaciones en vigor (por ejemplo, en el sentido de la categoría 4 de la norma europea EN 954-1 o prescripciones de seguridad comparables).

Con ayuda de un detector de este tipo, se puede determinar el punto de inicio del movimiento de la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento de manera muy fiable. De este modo, se puede aumentar la exactitud y la fiabilidad de los valores determinados para la velocidad, la trayectoria recorrida y/o la posición. A causa de ello, se pueden disponer márgenes de seguridad más reducidos, lo que aumenta la productividad de la instalación controlada. Es especialmente favorable que el detector sea un detector instalado físicamente en la instalación, puesto que en este caso facilita un valor de medición "auténtico". De manera alternativa, también puede ser el detector de tipo "virtual" por el hecho de que el punto de inicio será deducido, por ejemplo, de datos del control.

En una construcción adicional se dispone de un elemento de almacenamiento unido a la unidad de evaluación que está construida de manera tal que pueda almacenar un perfil de referencia temporal, como mínimo, de una magnitud de desplazamiento de la parte o piezas de la instalación dotada de movimiento.

Además, es preferente que la unidad de evaluación esté construida de manera tal que puede efectuar la comparación de un perfil de desplazamiento actual de la parte de la instalación dotada de movimiento con el perfil de referencia y que como consecuencia, pueda detener la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento.

La recepción y control de un perfil de referencia, por ejemplo, de la variación temporal de la aceleración o velocidad de la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento durante un ciclo de trabajo posibilita un control muy fiable de la instalación. En particular, es muy fácil el reconocer de manera rápida y fiable y tener por lo tanto, la posibilidad de reaccionar ante variaciones en la forma de desplazamiento de la instalación, por ejemplo, una trayectoria final más prolongada, a causa de envejecimiento, desgaste u otras influencias extremas. Además de la recepción de un perfil de desplazamiento también se pueden conseguir reinformaciones sobre el estado de la instalación de manera que, por ejemplo, se puede determinar un margen de seguridad para una instalación individual. Esto posibilita el adecuar el dispositivo de seguridad a la instalación objeto de control, de manera que se minimicen los inconvenientes en la productividad.

En otra construcción adicional, la pieza o parte de la instalación dotada de movimiento es una herramienta dotada de movimiento del tipo de un punzón de estampación o similar. Además, es ventajoso cuando como dimensión de desplazamiento se determina, como mínimo, una de las dimensiones siguientes: velocidad de desplazamiento de la herramienta, desviación del recorrido de la herramienta (esto es, por ejemplo, el recorrido de frenado incluyendo tiempo de reacción después del disparo de una parada de emergencia), punto de detención de un dispositivo de protección que actúa sin contacto, punto de cambio entre marcha rápida y lenta de la herramienta, así como dirección de desplazamiento de la misma.

Tal como se ha explicado en lo anterior, la presente invención no está limitada a su aplicación a prensas y máquinas similares con dos partes o piezas de la instalación con movimientos opuestos entre sí. Por otra parte, se trata el caso indicado de un caso de utilización especialmente preferente, puesto que en los desplazamientos que se producen en instalaciones de este tipo, se pueden controlar de manera especialmente simple y ventajosa con ayuda del nuevo dispositivo de seguridad. Por lo tanto, las carreras de desplazamiento y también las velocidades de desplazamiento y los recorridos de desplazamiento de una prensa o de una máquina herramienta similar son especialmente apropiados para posibilitar la determinación de velocidad, recorrido y/o posición en base a la aceleración. Además, existe en las instalaciones del tipo mencionado un riesgo especialmente elevado y por consiguiente, una correspondiente necesidad de un dispositivo de seguridad del tipo al que se hace referencia.

En otra construcción adicional, el dispositivo de seguridad contiene un dispositivo de seguridad que se desplaza conjuntamente con la herramienta y que actúa sin contacto, dotado de un emisor y un receptor, de manera que queda dispuesto un sensor de aceleración en la zona del emisor y/o receptor, como mínimo.

Un dispositivo de protección de este tipo es conocido de modo general, tal como se ha indicado al principio. No se limita a disposiciones de barrera de luz con un emisor de luz y un receptor de luz, en vez de ello o de forma adicional puede comprender también, por ejemplo, una cámara como receptor en el sentido de la presente invención. Por la disposición de uno o varios sensores de aceleración en la zona del receptor se puede conseguir un ajuste apropiado del emisor/receptor de manera muy sencilla e incluso durante la función de control en base a las tensiones o esfuerzos previos de tipo gravitativo y de las aceleraciones. Además, se reduce la complicación de montaje del nuevo dispositivo de seguridad adicionalmente, puesto que el emisor y el receptor deben ser montados solamente sobre la instalación.

Se comprende que las características que se han indicado y las que se explicarán se pueden utilizar, no solamente en las combinaciones correspondientes previstas sino también en otras combinaciones o en utilizaciones individuales, sin salir del ámbito de la presente invención.

Se muestran ejemplos de realización de la invención en los dibujos y se explicarán de manera más detallada en la descripción siguiente. Los dibujos muestran:

la figura 1, una representación simplificada de un ejemplo de realización preferente de la nueva invención;

la figura 2, una representación simplificada de un sensor de aceleración capacitivo tal como se utiliza, de manera ventajosa, en ejemplos de realización de la invención;

la figura 3, una representación esquemática de un perfil de velocidad de la parte de la instalación dotada de movimiento de la figura 1; y

la figura 4, un diagrama de flujo simplificado para la explicación de un ejemplo de realización de un procedimiento según la invención.

En la figura 1 se ha mostrado una prensa como ejemplo de realización preferente de la nueva instalación, habiéndose designado en su conjunto con el numeral (10).

La prensa (10) presenta una herramienta superior (12) (parte de la instalación dotada de movimiento) y una herramienta inferior (14). Mediante los numerales (16) se han mostrado, de forma simplificada, dos dispositivos de accionamiento, mediante los cuales se puede desplazar la herramienta superior (12) según la dirección de la flecha (18) contra la herramienta inferior (14). En la herramienta superior (12) se encuentra dispuesto un dispositivo de doblado (20). Se ha indicado mediante el numeral de referencia (22) un botón de pedal de manera simplificada que debe ser accionado para iniciar y realizar un ciclo de trabajo de la prensa (10). De manera alternativa, la prensa (10) también puede ser accionada mediante otros elementos de accionamiento.

En la herramienta inferior (14) está dispuesta una matriz (24) sobre la que descansa la pieza a trabajar (26), por ejemplo, una pieza de chapa. El extremo inferior del dispositivo de doblado (20) está construido de forma complementaria a la matriz (24) y posibilita, en la entrada de la matriz (24), la conformación sin esfuerzo de la pieza a trabajar (26).

Con los numerales de referencia (27) y (28) se han designado dos soportes, que están dispuestos a la izquierda y a la derecha del dispositivo de doblado (20) sobre la herramienta superior (12). En el extremo del soporte (27) se encuentra un emisor (29) y en el extremo del soporte (28) se encuentra un receptor (30). El emisor (29) y el receptor (30) constituyen un dispositivo de barrera de luz que generan uno o varios haces de luz (32) que discurren, paralelamente, al borde inferior del dispositivo de doblado (20) a una reducida separación del mismo. El haz o haces de luz (32) se desplazan junto con el dispositivo de doblado (20) en la dirección de la flecha (18) hacia abajo, es decir, el emisor (29) y el receptor (30) constituían un dispositivo de protección sin contacto, de tipo desplazable, tal como se conoce básicamente por las publicaciones que se han indicado al principio. De forma alternativa, el dispositivo de protección que actúa sin contacto puede estar realizado también con una cámara o con otros medios ópticos.

Mediante los numerales de referencia (34) y (36) se han representado dos interruptores de fin de carrera, de forma esquemática, que se cierran solamente cuando la herramienta superior (12) se encuentra en su punto muerto superior. La posición cerrada de los interruptores de fin de carrera (34, 36) señala que la prensa (10) se halla en estado de inicio para la realización de un ciclo de trabajo.

Con el numeral de referencia (40) se ha mostrado de forma simplificada una unidad de control que controla, como mínimo, algunas de las funciones de la prensa (10). En un ejemplo de realización preferente, se trata de un SPS con seguridad contra fallos, tal como se comercializa por la presente solicitante con la designación PSS®. La unidad de control (40) comprende (representado de forma simplificada) una plaquita de contactos (42) así como dos o más canales de proceso de señales redundantes. Los canales de proceso de señales se han mostrado, en este caso, solamente mediante un procesador (44a, 44b), una primera memoria (46a, 46b) y una segunda memoria (48a, 48b). Los procesadores (44a, 44b) pueden comunicar con intermedio de un punto de conexión apropiado (por ejemplo, una conexión por Bus o un RAM de doble puerto) entre sí y de este modo, poder llevar a cabo una comprobación de plausibilidad de los correspondientes resultados de proceso. La placa de contactos (42) presenta múltiples entradas y salidas en las que están conectados sensores y accionadores de la prensa (10). En particular, están conectados, como mínimo, el mando de pedal (22), los interruptores de fin de carrera (34, 36) y el receptor (30) del dispositivo de barrera de luz. Por lo demás, los dispositivos de accionamiento (16) de la prensa pueden ser conectados (con intermedio de accionadores apropiados, tales como protectores que no se han mostrado).

Con el numeral de referencia (50) se ha mostrado de forma esquemática un detector de aceleración que en este caso está dispuesto, por ejemplo, en la herramienta superior (12) de la prensa (10). En este ejemplo de realización el sensor de aceleración (50) presenta dos ejes de sensor (52, 54), es decir, facilita valores de medición de aceleración a lo largo de ambos ejes (52, 54) que discurren perpendicularmente entre sí. El sensor de aceleración (50) está dispuesto de forma tal que cada uno de los ejes de sensor (52, 54) discurre con una inclinación de 45º con respecto a la dirección de desplazamiento (18) de la herramienta superior (12), en el ejemplo de realización que se ha mostrado. Mediante evaluación vectorial de los valores de medición de la aceleración a lo largo de ambos ejes de sensores (52, 54) se puede deducir una información redundante sobre la aceleración de la pieza superior (12) a lo largo de la dirección de aceleración (18).

De manera alternativa o adicional con respecto al sensor de aceleración (50), la prensa (10) presenta en otro ejemplo de realización, dos sensores de aceleración individuales (50a, 50b) que están dispuestos en el receptor (30) (o en el emisor (29)) o como mínimo, en la zona de éstos. Son preferentes los sensores de aceleración (50a, 50b) en un ejemplo de realización integrados en el receptor (30). Los sensores de aceleración (50a, 50b) están dispuestos, en el ejemplo preferente de realización, en dos posiciones constructivas distintas, girados entre sí 180º. De este modo, los sensores de aceleración (50a, 50b) facilitan diferentes tensiones previas gravitacionales y las señales de tensión en la salida de los sensores son de sentido contrario, lo que posibilita una deducción ventajosa del valor diferencial.

Se comprenderá que el sensor de aceleración (50) puede estar integrado, de forma alternativa, a la representación simplificada de manera correspondiente en el emisor (29) o en el receptor (30). Además, ambos sensores de aceleración individuales (50a, 50b), a diferencia de la disposición mostrada, podían estar dispuestos, por ejemplo, en el receptor, en otro lugar de la herramienta superior (12), en otro punto en los que se puedan medir las aceleraciones de la herramienta superior o bien en la herramienta de doblado (20). En caso deseado, también se pueden utilizar otros sensores de aceleración adicionales para aumentar la redundancia y/o para determinar otras magnitudes de desplazamiento.

Las señales de salida del sensor o sensores de aceleración (50; 50a, 50b) son facilitadas de manera correspondiente a la unidad de control (40) que se ha mostrado con las cifras de referencia (52, 54).

En el presente ejemplo de realización tiene lugar la determinación de una velocidad de desplazamiento de la herramienta superior (12), así como la determinación del recorrido de paro ("recorrido de frenado"), punto de cambio entre velocidad rápida y velocidad lenta, así como punto de paro para el dispositivo de barrera de luz en la unidad de control (40). Para ello, en las memorias (46a, 46b) está dispuesto un módulo de programa correspondiente. En otras palabras, los módulos de programas constituyen en las memorias (46a, 46b) de modo correspondiente, una unidad de evaluación en el sentido de la presente invención. De manera alternativa, la unidad de evaluación podría estar realizada de forma separada con respecto a la unidad de control (40). En un ejemplo de realización preferente, la unidad de evaluación se encuentra, en el sentido de la presente invención, completamente integrada en el receptor (30) del dispositivo de barrera de luz. De modo preferente, en este caso se encuentran dispuestas todas las demás funciones relevantes de la seguridad en el mismo lugar, de manera que la unidad de control (40) puede ser una unidad convencional de control sin seguridad expresa.

Para iniciar un ciclo de trabajo de la prensa (10) la herramienta superior (12) debe encontrarse en su punto muerto superior (tal como se ha mostrado en la figura 1). Esta posición de salida se puede detectar en base a los interruptores de fin de carrera (34, 36) de manera segura, evitando fallos.

El accionamiento del mando de pedal (22) acciona la herramienta superior (12) con el dispositivo de doblado (20) hacia abajo, y de manera típica, en el primer lugar con una elevada velocidad de desplazamiento (marcha rápida). La elevada velocidad de desplazamiento será mantenida hasta que el dispositivo de doblado (20) alcance un punto de cambio definido (56). La trayectoria recorrida en la marcha rápida se ha indicado en la figura 1 con d_{1}. Desde el punto el cambio se desplaza la herramienta superior (12) junto con el dispositivo de doblado (20), solamente en marcha lenta para terminar el proceso de conformación. La trayectoria recorrida se ha indicado en la figura 1 por d_{2}.

Finalmente, la herramienta superior (12) vuelve a su posición inicial (punto muerto superior). Ésta tiene lugar, en todo caso, con una elevada velocidad nuevamente pero no obstante, en un sentido de movimiento dirigido en sentido contrario. Un perfil de velocidad correspondiente se ha mostrado de forma simplificada en la figura 3, de manera que se ha mostrado la variación de la velocidad con respecto al tiempo. Durante la primera fase (62) la herramienta superior (12) alcanza su velocidad máxima (velocidad rápida) y al final de alcanzar el punto de cambio (56) es frenada nuevamente (flanco (64)). Finalmente, el desplazamiento continuará con una velocidad más pequeña (marcha lenta, fase (66)). En muchas prensas, el desplazamiento en la marcha lenta de la fase (66) debe ser iniciado por un nuevo accionamiento de un interruptor de servicio. Después de la conformación de la pieza a trabajar tiene lugar el regreso de la herramienta superior con elevada velocidad, pero no obstante en un sentido de desplazamiento contrario (fase (68)).

La figura 2 muestra de forma esquemática, la construcción de un sensor de aceleración capacitivo (50a), tal como se puede utilizar en el ejemplo de realización según la figura 1. El sensor de aceleración (50a) presenta un elemento de medición que se puede considerar simplificado como un "condensador de placas doble" con tres placas paralelas entre sí (70, 72, 74). La placa intermedia (72) está dispuesta con capacidad de desplazamiento. En la situación de reposo la separación de las placas (70, 72) es aproximadamente igual que la separación de las placas (72, 74). Si se acelera el sensor de aceleración (50a) variarían las separaciones d_{3} y d_{4} en base a la inercia de la placa intermedia (72). Las separaciones modificadas tienen como consecuencia la variación de los valores de capacidad C_{1} y C_{2} de ambos condensadores, que se pueden evaluar por métodos técnicos de medición.

Además, el sensor (50a) de aceleración presenta, en este caso, una entrada de pruebas (76) en la que se puede aplicar una señal de prueba. Con ayuda de la señal de prueba se puede desviar la placa intermedia (72) de la manera deseada, lo que puede ser advertido en la salida del sensor de aceleración como una correspondiente "señal de aceleración". De esta manera, se puede comprobar el funcionamiento libre de fallos del sensor de aceleración. Se debe observar que la presente invención no está limitada a sensores de aceleración capacitivos. Por ejemplo, se pueden utilizar en vez de aquellos, sensores de aceleración, piezas resistentes, en los que la desviación de un elemento de medición puede ser determinada con ayuda de elementos pieza. Además, también se pueden utilizar básicamente otros principios de medición a efectos de la evaluación por medios técnicos (preferentemente directos) de las aceleraciones.

De las aceleraciones captadas se puede determinar la velocidad de la pieza superior de la prensa integrando con respecto al tiempo, los valores de la aceleración. Matemáticamente, es la siguiente fórmula

1

en la que

V_{A/B}(t)

es la variación de la velocidad a lo largo del tiempo, que es determinada en ambos canales de evaluación A y B,

V_{0}

es la velocidad para inicio de la integración,

\alpha_{A/B}

son los valores de aceleración, evaluados en los canales A y B por medios técnicos, y

t_{1}, t_{2}

es el punto de inicio o bien el punto final del intervalo de tiempo, a lo largo del cual se efectúa la integración de los valores de aceleración \alpha_{A/B}.

En igual forma, se puede determinar la trayectoria recorrida en base a la velocidad que se ha conseguido de acuerdo con la siguiente fórmula:

2

en la que

S_{A/B}(t)

es la trayectoria recorrida en el momento de tiempo t,

S_{0}

es el punto de inicio de la integración,

V_{A/B}

es la velocidad con la que se recorre la trayectoria s dividida entre los canales A y B, y

t_{1}, t_{2}

son los puntos de inicio y final del intervalo de tiempo considerado.

Dado que la herramienta superior (12) se encuentra al inicio de cualquier ciclo de trabajo en situación de reposo en su punto muerto superior, la velocidad inicial al principio de todos los ciclos de trabajo es nula. Igualmente, la trayectoria recorrida referida al punto muerto superior al inicio de cada ciclo de trabajo es nula. La evaluación continua, o casi continua, de los valores de aceleración posibilita, por lo tanto, una determinación continuada de la velocidad y de la trayectoria recorrida. En base a la trayectoria recorrida, puede ser determinada la posición actual de la herramienta superior (12). De esta manera, se puede determinar, además, si la herramienta superior ha alcanzado el punto de cambio entre la velocidad rápida y la velocidad lenta. Además, es posible una medición del punto de paro cuando se considera como punto inicial t_{1} el disparo de la parada de emergencia y como punto final t_{2} la situación de paro total de la herramienta superior (12).

Un ejemplo de realización preferente de un procedimiento según la invención se ha mostrado de manera simplificada en la figura 4. En la fase (80) se comprobará en primer lugar, si la herramienta superior (12) se encuentra en su punto muerto superior (indicado en este caso S_{0}. Solamente cuando se cumple esta condición, el procedimiento pasa a la etapa (82), en la que los valores de aceleración a_{A} y a_{B} se pueden leer de forma redundante. De acuerdo con las etapas (84, 86) tiene lugar, a continuación, la evaluación de la velocidad de desplazamiento y de la trayectoria recorrida mediante integración. Además, en la etapa (88) se determina la dirección de desplazamiento, de forma que esta fase es opcional y, en caso deseado, puede ser suprimida. De acuerdo con la etapa (90) se preparan, a continuación, las informaciones conseguidas para posibilitar mediante la etapa (92) su evaluación.

La evaluación de los valores de velocidad y/o de posición y de dirección conseguidos tiene lugar de forma conocida. En especial, se comprueba si la correspondiente velocidad de la pieza superior se encuentra por debajo de una velocidad máxima determinada para el funcionamiento seguro. Además, se comprobará si la pieza superior se encuentra en oposición (que trayectoria ha recorrido) que corresponde a un ciclo de trabajo regular. En caso de que ello no sea así, tiene lugar, según la etapa (94) una parada de emergencia puesto que la prensa (10) se encuentra entonces en situación insegura. En esta situación es posible no disparar la señal de emergencia directamente, en base a los valores de velocidad y/o de posición conseguidos, sino, por ejemplo, eliminando la desactivación {paro) del dispositivo de barrera de luz, de manera que se dispara la señal de emergencia cuando el haz de luz (32) es interrumpido por la pieza a trabajar (26).

En el ejemplo de realización preferente se realiza en base a los valores de velocidad y/o de posición determinados, la determinación de un perfil de desplazamiento, tal como se muestra de forma simplificada en la figura 3. En la etapa (98) tiene lugar la comparación del perfil de desplazamiento conseguido con un perfil de referencia. Por ejemplo, se puede, de esta manera, determinar cuando la pieza superior se desplaza más de lo previsto en su velocidad alta, lo cual se ha indicado de forma simplificada en la figura 4 con el numeral de referencia (102). También en este caso tiene lugar la desconexión de la prensa de acuerdo con la etapa (100), para evitar una situación peligrosa para el operario.

Claims (16)

1. Instalación de funcionamiento automático, tal como una instalación de fabricación y/o transportador, que comprende como mínimo una parte de la instalación (12, 20) que es desplazada de forma automática, comprendiendo una unidad de control (40) diseñada para controlar los movimientos de la parte de instalación (12) y que comprende un dispositivo de seguridad diseñado para determinar, como mínimo, una variable de movimiento (86, 88) de la parte de instalación (12, 20) de forma relevante a la seguridad, caracterizado porque el dispositivo de seguridad comprende, como mínimo, un sensor de aceleración (50; 50a, 50b) y una unidad de evaluación (46a, 46b), de manera que el sensor de aceleración (50; 50a, 50b) está acoplado a la parte de la instalación dotada de movimiento (12, 20), a efectos de detectar cualquier aceleración de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento y estando diseñada la unidad de evaluación (46a, 46b) para determinar, al menos, la velocidad de movimiento (86) y/o la carrera de desplazamiento (88) de la parte (12, 20) de la instalación en base a la aceleración.

2. Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de seguridad comprende, como mínimo, dos sensores de aceleración (50; 50a, 50b) y la unidad de evaluación (46a, 46b) está diseñada para determinar la velocidad de movimiento y/o el desplazamiento de la parte (12, 20) de la instalación de forma redundante por medio de un mínimo de dos sensores de aceleración (50a, 50b).

3. Instalación, según la reivindicación 2, caracterizada porque los dos o más detectores de aceleración (50; 50a, 50b) están diseñados de manera que detectan las aceleraciones en la parte móvil de la instalación en cada caso según uno de un mínimo de dos ejes distintos de sensor (52, 54).

4. Instalación, según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque como mínimo se integran dos sensores de aceleración (50) en un cuerpo envolvente común del sensor.

5. Instalación, según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque los dos o más sensores de aceleración (50a, 50b) están acoplados a la parte de instalación (12, 20) dotada de movimiento, como mínimo, en dos posiciones de montaje distintas, de manera que tiene lugar diferentes influencias gravitacionales en los dos o más sensores de aceleración (50a, 50b).

6. Instalación, según la reivindicación 5, caracterizada porque las posiciones de montaje de las dos o más sensores de aceleración (50a, 50b) están dispuestas con un desplazamiento de 180º una con respecto a la otra.

7. Instalación, según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque la unidad de evaluación (46a, 46b) está diseñada para la lectura de los dos o más sensores de aceleración (50a, 50b) con un desplazamiento de tiempo entre ellos.

8. Instalación, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el sensor o sensores de aceleración tiene una entrada de pruebas para la alimentación de una señal de pruebas.

9. Instalación, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la unidad de evaluación (46a, 46b) está diseñada, además, para determinar una dirección de movimiento (18) de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento, en base a la aceleración de forma relevante con respecto a la seguridad.

10. Instalación, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por un detector (34, 36) diseñado para detectar cuando la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento ha alcanzado una posición de reposo definida, estando conectado el detector a la unidad de evaluación (46a, 46b).

11. Instalación, según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por una memoria (48a, 48b) que está conectada a la unidad de evaluación (46a, 46b) y que está diseñada para almacenar un perfil de referencia de tiempo (60) de como mínimo, una variable de movimiento de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento.

12. Instalación, según la reivindicación 11, caracterizada porque la unidad de evaluación (46a, 46b) está diseñada para comparar un perfil de movimiento instantáneo (102) de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento, con el perfil de referencia (60) y para detener la pieza (12) de la instalación dotada de movimiento como función de ello.

13. Instalación, según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento es una herramienta (20) que se desplaza de forma parecida a una matriz de estampación.

14. Instalación, según la reivindicación 13, caracterizada por un dispositivo de protección sin contacto que se desplaza con la herramienta (20) y que comprende un transmisor y un receptor (30), de forma que el sensor o sensores de aceleración (50a, 50b) están dispuestos en el área del transmisor y/o receptor (30).

15. Método para detener, de forma relevante para la seguridad, una parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento de una instalación (10) que funciona automáticamente, tal como una instalación de fabricación y/o transportador, que comprende las siguientes etapas:

- determinación relevante para la seguridad (86, 88) de una variable de movimiento de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento,

- comparación (92) relevante para la seguridad de la variable de movimiento determinada con un valor de referencia definido, y

- detención (94, 100) de la parte de la instalación cuando la variable de movimiento determinada supera el valor de referencia definido,

caracterizado porque a efectos de determinar la variable de movimiento, se detecta en primer lugar la aceleración de la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento por medio de un sensor de aceleración (50; 50a, 50b) y como mínimo, se determina a continuación, una velocidad de movimiento y/o carrera de desplazamiento de la parte de la instalación como variable de movimiento (86, 88) en base a la aceleración detectada.

16. Método, según la reivindicación 15, caracterizado porque la parte (12, 20) de la instalación dotada de movimiento es una herramienta (20) que se desplaza de forma similar a una matriz de estampación y como mínimo, una de las siguientes variables es determinada como variable de movimiento: velocidad de movimiento de la herramienta, carrera de frenado de la herramienta, punto de paro de un dispositivo protector sin contactos, tiempo de conmutación entre la velocidad alta y la velocidad baja de la herramienta y dirección de movimiento de la herramientas.