KR850000459B1 - 산업기계의 검출공간내에 있는 불투명부재의 검출방법 - Google Patents

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Description

산업기계의 검출공간내에 있는 불투명부재의 검출방법

제1도는 본 발명에 쓰이는 장치가 프레스브레이크에 사용되는 것을 나타낸 사시도.

제2도는 전송기와 검출기가 배열되는 방법과 첫번째 전송기가 그에 인접한 검출기에 방사(放射) 에너지를 전송하는 방법의 개략도.

제3도는 본 발명에 쓰이는 검출장치를 제어하는 전자제어부재의 개략도.

제4도는 본 발명을 수행하는 장치의 타이밍다이아그램.

제5도는 클럭펄스발생기의 회로도.

제6도는 적외선을 방사하는 발광 다이오드가 멀리플랙서에 의하여 제어되는 방법의 개략도.

제7도는 본 발명에 쓰이는 위치검출장치의 블럭선도.

제8도는 본 발명에 쓰이는 광결합장치의 회로도.

본 발명은 프레스(press) 및 길로틴(guillotine)과 같은 산업기계에서의 안전을 위하여 검출공간내에 있는 불투명 부재 (광선을 통과시키지 않는 물체)를 검출하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 산업기계에 관련하여 기술되었지만, 단순히 산업기계에만 이용하고자 함이 아니며, 좀더 넓은 의미에서 보편적으로 이용할수 있도록 한 것이다. 또한 본 발명은 도난 경보장치에도 응용할 수 있다.

종래의 공간검출장치는 집속광(集束光) 비임을 사용하였는데, 이 빛은 검출하고자 하는 공간의 일측에 일렬로 배열된 백열전구에 의해서 발생되며, 상기의 전구는 검출하고자하는 공간의 반대편에서 전구와 대응하여 일렬로 위치된 광전검출기에 빛을 투영시키도록 배열되었다.

이러한 배열은 백열전구로 부터의 빛을 제한하기 어렵기 때문에 단지 그에 해당하고 있는 검출기에만 빛을 향하게 하는 것이 곤란하며, 이러한 빛을 잘 분리하도록 하는데 필요한 렌즈나 다른 장치를 위치변동시키는 것은 기계의 안전에 있어서 효과적이지 못했다.

또한, 렌즈를 장치하고, 렌즈의 안전함을 보장하도록 계속적으로 탐지하는데 많은 비용이 든다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하는데 있으며, 산업기계, 특히 프레스 브레이크, 길로틴 또는 프레스등의 안전장치에 적합한 검출장치를 사용하여 검출공간내에 있는 불투명부재를 검출하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 일정한 간격으로 배치된 다수의 전송기으로부터 검출공간을 가로질러 방사에너지를 연속적으로 전송시키고, 이러한 에너지 전송이 다수의 각각의 전송기에 대응하는 각각의 검출기에서 충분히 검출되지 않을때 불투명부재를 나타내는 신호를 발생시키는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 선택된 전송장치와 검출장치 사이의 검출공간내에 있는 불투명부재를 검출하는 방법에 관한 것인데, 여기서 장치라 함은 검출공간을 지나 쌍을 이루고 배열된 다수의 방사에너지 전송기와 수신기를 일컫는다.

본 발명은 선택된 전체주기시간내의 비교적 단주기시간 동안 모든 전송기를 동시에 작동시키지 않고 단지 1개 또는 몇개의 전송기만을 작동하여 선택된 전체 주기시간동안 모든 전송기를 차례로 작동시키고, 적어도 작동주기시간내에 전송기와 대향되어 위치된 검출기를 검사하고, 전송기와 검출기가 작동되는동안, 전송된비임이 검출기에 의해 충분히 수신되지 않을 경우 불투명부재를 나타내는 신호를 발생시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명으 전송기 및 검출기 쌍을 연속적으로 작동시키며, 그에 의하여 설계자가 전송기와 검출기를 매우 가까운 위치에 인접하여 위치시킬 수 있으며, 작동되고 있는 검출기 이외의 검출기에 대한 전송기의 효과는 별로 중요시 되지 않는다.

그러므로, 설계상 많은 유연성을 가질 수 있으며, 전송기로부터 소정의 방사선을 정열시키기 위하여 집광(集光) 렌즈를 결합할 필요가 있는 경우라도 다소간의 유연성을 가진다.

이미 기술된 배열로 인한 한가지 어려움은 다른 방사 에너지원이 있을 경우, 작동기간중에 전송비임을 가로지르는 방해물이 있을지라도 검출장치가 오작동을 한다는 사실이다.

따라서, 본 발명은 전송기와 검출기 사이의 상호 작동주기 이외의 주기동안에 각각의 검출기가 검사되며, 방사에너지의 선택된 레벨이 전송기 및 검출기의 상호작동주기 이외의 주기동안 검출되는 경우에 표유방사원(stray spurce)의 검출신호가 발생된다는 특징이 있다.

실제로 표유방사원의 검출신호는 에너지원이외의 모든 방해가 제거될때까지 장치를 비작동되도록하는데 사용될 수 있다.

이러한 방법은 프레스 또는 길로틴과 같은 산업기계의 위험영역내에 있는 침입체(불투명부재)를 검출하는데 통상적으로 이용된다.

이러한 방법은 산업기계의 몇몇부분을 몇주기동안 작동시키지 않는다는 장점이 있다.

실예로서, 프레스의 하향행정(down stroke) 중에 작동영 역내에 어떤 침입이 있게되면 위험하지만, 상향행정중에는 위험하지 않다.

그러므로 검출기는 특정한 산업기계의 작동주기의 상태를 검출하도록 제안되었다.

그러나, 소정의 검출기가 고장나면 산업기계가 작동 및 비작동 행정을 통하여 제한없이 잘 작동할때 안전보호 효과는 소용없다는 문제가 있다.

종래에는 출력행정 또는 하향행정의 초기를 검출하는 검출기 및 출력행정 또는 하향행정의 최하단 위치를 검출하는 검출기를 설치했지만, 이들 모든 검출기가 고장인 경우, 이를 신속히 검출하여 산업기계들이 안전한 상태로 있게 하여야 한다는 문제점이 있었다.

따라서, 하향행정의 초기를 검출하는 제1 검출기, 하향행정의 종료를 검출하는 제2 검출기가 설치되며, 동시에 본 발명에 따라 작동되게한 제3 검출기가 설치되는데, 제3 검출기는 하향행정 중에 산업기계의 작동부재의 위치를 검출한다.

"하향행정"이라는 단어는 단순히 예시적인 의미로 사용된 것으로서 위험도를 생각하여야할 산업기계의 사이클(cycle)을 나타낸다.

그것은 작동주기와 같은 사이클의 주기라 칭하는 것이 더 좋을 수도 있으나 본 발명의 전반적인 개념에 대한 어떤 의미로 제한하려는 것은 아니다.

따라서, 소정의 기계사이클의 상태 검출기가 고장났을때에 위험한 상황이 발생할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 산업기계의 작동부재의 위치를 검출하는 검출장치를 적어도 세개 이상의 기계사이클의 검출기로 구성시켜, 적어도 세개의 검출기중 두개의 검출기가 작동행정의 초기와 종료를 각각 검출하고, 나머지 한개의 검출기가 작동행정중에 작동부재의 위치에 응답하여 검출장치의 전송기 및 검출기사이의 영역인 검출공간 내에 있는 불투명부재를 검출하는 방법에 관한 것인데, 본 발명은 선택된 한개의 검출기의 상태의 변화에 따라 적어도 두개이상의 검출기가 비교작동되고, 예상된 상태가 아닌 다른 상태가 검출되는 경우 제3의 검출기가 고장검출신호를 발생시키는 것을 특징으로한다.

안전장치로서 검출장치를 사용하는데 따른 문제점은 검축장치가 스위치인 경우, 검출장치의 어느하나가 부품 또는 기계적인 결함에 의해 고장났을때 침입 검출장치에 의존하는 작동자는 상당히 위험한 상황에 직면하게 된다는 것이다.

또한, 간단한 스위치들이 아닌 여러가지 스위치 또는 검출장치가 항시 작동되어 상태를 변화시키기 때문에, 이는 상당한 안전을 이루는데 매우 어려운 절차상의 문제가 있게된다.

한개의 검출장치 또는 스위치가 다른 두개의 스위치의 상태를 검사할 수 있다는 기념을 이용하여, 두개의 검출장치를 산업기계의 작동사이클 동안에 검사할수 있다.

제3스위치에 의한 검사에 대한 개념을 충분히 이해할 경우 이러한 검사가 수행될 수 있는 여러가지 방법은 본 발명과 상당히 유사함을 알수 있다.

따라서 이후 기술하고자 하는 구체적 실예에서 하드웨어가 장치된 어느한 특정의 검출장치로 불투명부재를 검출하는 방법을 기술하고자 하는데, 이로써 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

상기 기술한 특징들과 결합되게한 구체적 구성에서 감안될수 있는 본 발명의 다른 특징은 이미 기술된 유형의 산업기계에 대하여 가끔 저전압의 직류신호가 포함된 고전압의 교류를 공급하여야 할 필요가 있게되는 문제점을 내포하고 있다.

바람직한 배열에서, 주릴레이 제어출력이 슬레이브 스위칭(slave switching : 종속스위칭)에 의하여 상당한 AC 전압전류를 제어하는데 사용됨을 알수 있다.

AC 제어릴레이의 상태를 검출하기 위하여, 릴레이의 접촉부를 지니는 전압은 측정될 수 있는데, 이 전압은 고교류전압일 수 있다.

그러나, 이 회로의 중요한 부분을, 저전압전력을 공급하고 전압차 및 전압 스파이크(spike)에 민감한 제어회로와 인터페이스 시키는데 문제가 있다.

따라서, 발광다이오드(LED)와 같은 소자의 민감한 반응을 피하기 위하여 접속부 양단에 네온램프와 같은 개스방전램프를 설치하여 종래의 반도체 저전압소자에 의하여 발광다이오드의 광출력을 검출하게 하므로 이들 모든 문제를 해결할 수 있었다.

이러한 장치는 잘 알려진 광결합장치(opto-coupler)라 불리우며 종래의 장치와 관련하여 광트랜지스터와 결합되는 발광다이오드로 구성된다.

그러나, 이러한 장치는 순시 전압이 전압 강하캐패시터를 지나 광결합장치내의 발광다이오드에 인가되어 발광다이오드를 파괴시킬수 있다는 단점을 갖고 있다.

이러한 문제들은 비교적 고전압에 민감한 광전송기로써 네온램프와 같은 개스형램프를 설치하므로 해결할 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

제1도에는 전송기(1)와 검출기(2)가 도시되어 있으며, 전송기와 검출기사이의 영역인 검출공간(3)에는 1회의 다중화 에너지비임(4)이 연속적으로 주사된다. 또한 제1도에는 양호한 커버를 제공하기위한 분리배열체(5, 6, 7)가 도시되어 있다. 분리배열체(5)는 피봇지지체(8)에 회전 가능하게 지지되는데, 분리배열체(5)는 그의 일측이 수평으로 놓여질 수 있는반면에 다른 분리배열체는 본 발명을 위한 장치가 매우 효과적으로 작동될 수 있게 최소한 어느정도 거리만큼 이격되어 수직으로 배열될수있으므로써 프레스브레이크(9)는 매우 안전하게 작동될 수 있다.

제2도에는 전송기(1)로 부터 검출기(2)까지 방사선의 중복효과를 가시적으로 보이도록 전송기 및 검출기의 배열이 개략적으로 도시되어 있으며 또한 검출공간(3)이 도시되어 있다.

전송기와 검출기 사이의 영역인 검출공간(3)에는 1회의 다중화에너지비임(4)이 계속적으로 주사되는데, 이 비임은 단주기(short duration) 전류펄스에 의하여 각각의 전송기(1)가 연속적으로 작동되므로서 발생된다. 이러한 식으로 각각의 전송기에 의하여 발생된 에너지 펄스는, 제2도에 도시된 바와 같이(여기에서는 첫번째 전송기가 작동중임), 수신단부에 있는 검출기(2)(전송기와 대응된 검출기)에 투사된다. 만일 광각(廣角)의 방사방출기가 사용되는 경우, 전송기와 검출기 사이의 정렬은 정밀하지 않아도 된다.

인터페이스 회로는 각각의 방사검출기에 연결되는데, 이 인터페이스 회로는 검출기신호를 증폭시켜, 증폭된 신호를 방사에너지가 검출기에 전달되는지의 여부에 따라 논리 "0" 또는 논리 "1"인 신호로 변환시킨다. 특정한 전송기가 작동될때, 특정한 전송기에서 나온 방사선은 수신단부에 있는 한개 이상의 검출기에 투사되며, 이들 여러개의 검출기는 전송기의 지향특성에 따른 에너지비임에 의해 조명된다. 실제로, 각각의 전송기에 의해 발생된 방사비임의 중심을 수신단부에 있는 대응검출기의 위치와 가능한 정확하게 일치시키기위해서, 전송기와 검출기를 서로에 대하여 일렬로 정렬시킨다. 작동하는 전송기에 대응하는 방사검출기에 의하여 발생된 신호를 샘플링하므로써 전송기와 검출기 쌍을 결합하는 정열선을 따라 방해물이 있는지 없는지를 결정할수있다.

이러한 과정은 이 장치내의 모든 전송기및 검출기 쌍에 대하여 상당한 고속도(통상 200Hz 정도)로 계속적으로 반복되며, 그에 의하여 전송기와 검출기 사이의 영역인 검출공간을 빠른속도로 이동하는 에너지비임이 연속적으로 주사된다. 방사검출기는 각각의 검출기출력을 단일채널에 다중 전송하는 전기회로에 의하여 순차적으로 샘플링 된다.

전송기와 검출기 사이에 어떠한 방해물도 없는경우 펄스열은 이러한 단일채널에서 발생한다. 그러나, 하나 이상의 검출기가 해당전송기에 의해 발생된 에너지 펄스를 검출하지 못하였을 경우(즉 전송기와 검출기 사이에 방해물이 있거나 전송기 또는 검출기가 고장났을 경우)에는, 한개이상의 펄스들이 수신되지 않는다. 따라서, 미수신펄스검출회로에 의하여, 경로상에 방해물이 있거나 전송기 및 검출기가 고장났음을나타내는 출력신호가 발생된다.

회로의 고장에 대한 추가의 안전조치로서, 추가사이클이 각각의 방사전송기 및 검출기사이클과 관련된다. 각각의 전송기를 작동시키기 바로직전에 해당검출기의 출력신호가 샘플링된다. 이 신호레벨이 "0"이 아닌 경우는 회로가 고장이거나, 외부로부터 많은 방사선이 수신되어 특정의 검출기에 의하여 검 출되는 경우이다. 이러한 여건에서 표유방사원 신호가 발생되는데, 이는 공간검출장치가 산업안전 장치로써 사용될때 기계가 더이상의 작동을 하지 못하도록 한다.

회로가 고장났을 경우 이 장치를 효과적으로 작동시키기 위하여 고장-채널 검출회로가 이 장치내로 설치된다. 이 장치 채널중 어느 하나의 채널이라도 결함이 있게되면 고장 채널을 나타내는 2진 신호가 D플립플롭과 같은 디지탈 기억장치내에 즉각적으로 기억되는데, 이러한 상태는 발광다이오드의 열(列) 같은 종래의 가시판독장치에 의하여 표시된다. 발광다이오드에 의해 표시되는 2진수를 10진수로 변환시키므로써 고장 채널을 즉시 알 수 있게하며, 그에 따라 이분야의 수리공이 즉시 수리할 수 있도록 하였다.

제3도는 공간검출장치의 블록선도이다. 클럭펄스발생기(10)는 고정주파수의 펄스열을 2진 카운터(11)에 공급한다. 카운터(11)의 출력은 전자스윗칭장치(12, 13)를 제어하는데, 이 스윗칭 장치에는 2n 채널을 갖는 장치에 필요한 "n"개의 2진입력이 있다. 제3도에 도시된 장치는 16개의 전송기/검출기 채널로 구성되며, 4개의 출력(Q₂, Q₃, Q₄, Q₅)은 스윗칭 장치(12, 13)를 제어한다. 따라서 임의의 순간에 선택된 채널은 2진수(Q₅Q₄Q₃Q₂)로 표시되며, 여기서(Q₂), (Q₃), (Q₄), (Q₅)는 2진 비트(즉 : "0" 또는 "1")이다.

2진카운터(11)의 최하위비트(즉 Q₁)는 16개 채널의 각각에 대해 할당된 시간간격을 좀더 세분하는데 사용된다. Q₁=O에 해당하는 시간분할 간격은 인버어터(I₁), AND 게이트(A₂) 및 OR 게이트(O₁)에 의하여 장치의 정확한 기능을 검사토록한다. 장치내의 모든 채널에 대해서, 각각의 방사 검출기에서 발생하는 신호출력은 Q₁=O에 상응하는 각각의 시간동안 "O"이어야 하는데, 이는 모든 전송기가 그러한 시간 간격동안 작동되지 않기 때문이다.

따라서, 제3도의 점 "A"에서의 신호는 Q₁=O일때마다 항상 논리 0이어야 한다. 만일 그렇지 않을 경우, 외부의 방사원이 검출되었거나, 전송기가 "ON" 상태였거나, 검출기 인터페이스회로의 출력이 논리 "1"로 고정되었거나, 스윗칭 장치(13)가 고장난 경우이다. AND 게이트(A₂)는 Q₁=O일때마다 인버어터(I₁)를 경유해 이네이블(enable)되어, 상기 오차 상태로 인하여 발생하는 논리신호를 제3도의 점 "B"에 발생시킨다. 이러한 신호는 OR 게이트(O₁)를 경유해 점"E"로 전송된다.

16개 채널의 각각에 관련된 제2의 시분할 간격은 Q₁=1일때 발생한다. 단안정 멀티바이브레이터(14)는 Q₁이 논리 0에서 1로 전이되는 순간에 트리거되어 1의 Q-출력단에서 단주기 전압펄스를 발생시킨다. 이렇게 발생된 전압펄스는 스윗칭 장치(12)를 경유하여 2진 카운터출력(Q_2·5)의 상태에 따라 선택되어 동작되는 방사전송기중 어느 한 전송기에 인가된다. 전파(傳播)가 지연된후, 펄스 신호는 작동되는 전송기에 의해 발생된 에너지 비임에 의해 주사되는 모든 검출기의 출력단에서 발생한다. 작동중인 전송기에 대응하는 검출기의 출력은 스윗칭 장치(13)에 의하여 선택되어, 선택된 전송기와 검출기 쌍사이에 방해물이 없는 경우, 점"A"에서 전압펄스가 발생되는데, 이 펄스는 Q₁=1일때마다 이네이블되는 AND 게이트(A₁)를 경유하여 점 "C"로 전송된다.

따라서, 방사 에너지에 대해서, 소정의 전송기 및 검출기 쌍사이에 방해물이 없다면 연속 펄스열은 점 "C"에 타나나게 된다. 점 "C"에서의 펄스반복주파수는 2진카운터(11)의 Q₁-출력단에서 발생되는 신호주파수와 같다. 장치내의 여러 채널에 의하여 세분된 펄스반복 주파수는 전송기와 검출기 사이의 영역인 검출공간에 주사되는 매초당의 비임횟수와 동일하니.

제3도에 도시한 바와 같이, 점 "C"에서 발생되는 펄스열은 미수신펄스검출회로(15)에 입력된다. 미수신펄스검출회로(15) 의 출력단(점"D")은 점"C"에서 정상적으로 발생되는 하나이상의 펄스가 미수신될 경우 논리 0에서 논리 1로 전이된니.

따라서, 점 "E"에서의 신호는 검출공간에 방해물(불투명부재)이 있을때, 또는 회로가 고장나거나, 외부의 방사원이 검출될경우에는 논리1이 된다. 공간검출장치가 위험잠재성이 많은 기계와 관련하여 산업기계의 안전장치로 사용될 경우, 점"E"에서 발생하는 신호는 산업기계의 긴급-정지제어회로에 인터페이스된다.

제4도는 본 발명에 따른 장치에 대한 타이밍 다이아그램이다. 클럭펄스 발생기(10)의 출력파형은 제4(a)도로 도시되어 있다. 클럭펄스발생기(10)에 의해 발생된 신호의 주파수는 공간검출장치에 사용된 채널의 수, 및 탐지하고자하는 부위의 원하는 주사 속도에 따라 선택된다. 예컨대, 16개의 채널로 구성되는 장치에 초당 200회의 주사속도가 필요로할 경우 필요한 클럭펄스 발생기의 주파수는 2×16×200=6400Hz이다. 적합한 클럭펄스발생기의 회로는 제5도에 도시되어 있다.

클럭펄스발생기(10)의 출력은 2진 카운터의 클럭입력으로 공급되며, 2진카운터의 출력신호는 제4(b)도-제4(f)도로 도시되어 있다. 제4도에 도시된 파형은 클럭킹이 부(-)변부에서 발생되는 카운터의 파형에 상응한다. 제3도를 참고하면, 이미 기술한 바와 같이, Q₁-출력은 단안정멀티바이브레이터(14)를 트리거하고(따라서 선택된 방사 전송기를 동작시킴), 각각의 채널과 관련된 시간간격을 비교적 작은 2개의 시간 간격으로 세분하는 두가지 목적을 수행한다. 제4(g)도는 단안정멀티바이브레이터(14)에 의하여 발생된 단주기 펄스를 도시한 것이다.

2진카운터(11)의 나머지 출력은 16개의 전송기 및 검출기 쌍중 어느하나를 스윗칭 장치(12, 13)를 통하여 선택하는데 사용된다. 16개의 채널장치에 대한 4개의 제어신호는 2진 카운터에 의하여 발생되며, 제3도의 (Q₂), (Q₃), (Q₄), (Q₅)에 해당하는 신호는 제4(c)도, 제4(d)도, 제4(e)도, 제4(f)도로 도시되어 있다.

디멀티플렉서(demultiplexer)로서 작동을 하는 스윗칭 장치(12)의 스윗칭 작동은 제4(h)도로 도시되어 있으며, 방사전송기의 연속적인 동작을 나타낸다.

제6도는 적외선을 방사하는 발광다이오드가 디멀티플렉서에 의해 제어되는 방법을 도시한 것이다. 이에 쓰이는 디멀티플렉서는 디지탈형이거나 아날로그형이다.

제4(i)도는 각각의 채널에 대응하는 검출기회로의 출력이 샘플되는 동안 각채널과 관련된 시간간격을 도시한 것이다. 이러한 샘플링간격은 어느 특정한 채널을 위하여 전송기를 동작시킬때에 동일시각에 시작됨을 알수있다.

제4(i)도로 도시된 시간간격동안 검출기에 의하여 발생된 출력신호는 스윗칭 장치(13)에 의하여 단일채널(제3도 점"C")에 다중 전송된다. 스윗칭 장치(12, 13)는 제3도에 도시된 전송기 및 검출기 사이에 상호 연결되는 케이블에 의하여 서로 동기화되게 스윗칭된다. 따라서, 방해물이 없고 회로가 올바른 작동을 할경우 제4(k)도로 도시된 것과 같은 펄스열이 제3도의 점"C"에서 발생한다. 이렇게 발생된 펄스열은 "ON"주기가 제4(k)도로 도시된 것과 같은 신호의 정상적인 펄스반복주기보다 약간 긴 재트리거가 가능한 단안정 멀티바이브레이터에 공급된다. 전송기 및 검출기 사이에 방해물이 있거나 회로의 고장에 기인하여, 하나 이상의 펄스가 수신되지 않을 경우, 단안정 멀티바이브레이터의 출력은 미수신펄스가 예상된 직후 논리 0으로 된다. 제4(k)도는 여섯번재의 전송기와 검출기 쌍이 방해를 받는 경우를 나타내며, 제4(l)도 파형은 재트리거가 가능한 단안정 멀티바이브레이터의 최종 출력을 나타낸다. 제4(m)도는 상기의 출력신호를 전도시켜 놓은 것이다. 제4(m)도 파형의 신호는 경로상에 방해물이 있거나 회로고장 상태하에서 제3도의 점 "D"에 나타난다.

제4(i)도는 회로의 자기-검사 주기가 발생하고 있는 동안의 시간간격을 도시한 것이다. 이러한 시간 간격은 Q₁=O에 해당한다. 이러한 소정의 시간간격 동안 검출된 신호는 제3도의 점 "B"에서 논리 1인 신호가 된다.

채널고장 검출회로는 동시에 클록되는 n개의 D 플립·플롭으로 구성되는데, 여기에서 장치내의 채널수는 2ⁿ개이다.

D플립· 플롭의 입력은 제3도에 따른 2진 카운터의 출력과 연결되어 있는데, 2진카운터의 Q-출력은 발광다이오드와 같은 표시장치를 구동시키는데 쓰인다. 제3도의 점 "E"로 부터 "래치" 또는 클럭신호를 발생하게 하므로써 D플립·플롭(16)은 회로고장이 검출될때, 카운터(11)의 상태를 채널 표시장치(17)에 표시한다. Q₁=O에 해당하는 시간간격 동안 검출된 오차에 대해서, 2진수는 오차가 발생될때 나타나는 카운터의 실질상태를 표시하고, 그반면에 한개 이상의 미수신 펄스에 의하여 나타나는 회로고장(즉 전송기 또는 검출기고장)에 대해서, 2진카운터는 오차가 검출되기 전에 그다음 채널까지 계수작동 된다. 따라서 이러한 요인을 참조하면 고장 채널은 즉시 탐지된다. 또한 D플립·플롭(16)은 방해물(회로고장이 아님)이 있을 때마다 래치되는데, 이는 실제로 중요하지 않다.

채널수를 증가시킴에 따라 소정의 클럭펄스 발생기 주파수에 대하여 장치의 응답시간(즉, 전송기와 검출기 사이에 있는 방해물의 존재를 검출하여 신호하는데 걸리는 시간)이 길어 질지라도 이전에 기술한 바와 같이 여러개의 채널은 공간검 출장치내에 결합된다. 또한, 최대 클럭주파수는 방사검출기의 응답시간과 같은 요인 및, 전송기와 검출기를 상호연결하는 케이블을 경유하여 정송될 수 있는 구형과의 최대 주파수에 의하여 제한된다.

전송기로서 종래 사용된 백열절구 대신에 적외선을 방사하는 발광다이오드를 사용하므로써, 작동자를 혼란케하는 섬광을 피할 수 있다. 또한, 적외선 방사선을 사용하므로써 작업장에서 강렬하게 조명되는 주위의 빛으로 인한 방해를 피할 수 있다.

여기에 기술한 방법에 따른 공간 검출장치는 안전보호 장치를 포함한 다양한 응용장치로 사용될 수 있다.

본 발명을 실시하기 위한 위치검출 장치를 제7도를 참고로하여 기술하고자 한다. 제7도는 위치검출장치를 설치한 산업기계가 안전보호 장치와 결합될때 안전억제/이네이블 신호를 발생시키는 방법에 관한 것이다.

고장 안전장치의 작동에 대하여 기술하여 보면, 제7도에 도시된 바와 같이 상사점(top dead centre) 스위치(18), 하사점(bottom dead centre) 스위치(19)와 중앙점(mid postion) 스위치(20)와 같은 세개의 감지스위치가 사용된다. 상사점스위치(18) 및 하사점스위치(19)는 프레스브레이크(9)(제1도)에 설치되는데, 상기의 스위치는 산업 기계가 작동행정을 시작(상사점)할때 또는 작동행정을 종료(하사점)했을때 각각 폐쇄되도록 설치된다. 이들 두개의 스위치가 다시 개방되는 시간은 일치하지 않는다.

그러나 중앙점스위치(20)는 프레스브레이크의 블레이드 (blade : 날을 의미함)가 상사점 스위치(18)와 중앙점 사이에 있을때 개방되고, 중앙점과 하사점 스위치(19)사이에 있을때 폐쇄 되도록 설치되어 있다. 따라서, 제7도의 점"B"에서의 신호는 프레스의 블레이드가 이동중에 하사점에 있게될때 논리 1이 되며, 동시에 점"D"에서의 신호는 프레스의 블레이드가 이동중에 상사점에 있게 될때만 논리1이 된다. 프레스의 블레이드가 각각 상사점 및 하사점에 도달했을때 상사점 스위치(18) 및 하사점 스위치(19)에 의하여 발생된 신호는 각각의 미분기(21) 및 (22)를 경유하여, 점"A" 및 "C"에서 나타나게 된다. 점"A"에서의 펄스는 R-S플립·플롭(23)의 S-입력으로 공급되며, 점 "C"에서의 펄스는 R-S 플립·플롭의 R-입력으로 공급된다. 따라서 R-S플립·플롭(23)의 Q-출력은 상사점 스위치(18) 및 하사점 스위치(19)로 부터 발생되는 정보가 프레스의 하향이동을 나타낼 때마다 논리 1이 된다. R-S 플립·플롭의 Q-출력은 안전보호 검출기용 이네이블 신호로 사용된다.

이후 기술되는 장치는 상사점 스위치(18)및 하사점 스위치(19)가 고장나지 않은 경우, 필요한 위험방지 이네이블 신호를 발생 시키는 안전장치이다. 상사점 스위치(18)가 고장인 경우 프레스는 위험한 상태로 결코 안전하지 못하지만, 하사점 스위치(19)가 고장인경우 프레스는 위험한 상태라기 보다 부자유스러운 상태라 할 수 있다.

그러나 제7도에 도시된 안전장치는 상사점 스위치(18), 하사 점스위치(19), 및 중앙점 스위치(20)의 작동을 모니터 한다. 이 장치에서 어느 스위치가 고장나면 오차신호가 발생되는데, 이 신호는 산업기계내의 긴급정지 회로에 인터페이스 된다.

제7도의 장치는 각각의 기계 사이클 동안 상기의 스위치에 대한 4가지의 개별적인 검사를 수행한다. 제1의 검사는 중앙 스위치(20)가 폐쇄되는 순간에 일어나는데, 이것은 점 "B"에서 논리 1인 신호를 발생시키고, 미분기(D₃)에 의하여 점"E"에서 순간적인 논리 1인 펄스를 발생시킨다. 점 "E"에서의 신호는 R-S 플립·플롭(23)의

-출력과 함께 AND 게이트(A₂)에 입력된다. 따라서, 상사점 스위치(18) 또는 R-S플립·플롭(23)이 고장나서 기계가 하향으로 작동되지 않을 경우, 점"H"에서의 신호는 순간적인 펄스가 되는데, 이 펄스는 OR 게이트(O₁)의 출력단에 나타나게 된다.

제2의 검사는 프레스의 블레이드가 하사점 스위치(19)에 도달될때 일어난다. 이 검사가 이루어질때, 펄스는 미분기(22)를 경유하여 점"C"에서 발생된다. 중앙점스위치(20)가 고장이고 폐쇄상태가 아닐경우 점 "D"는 논리 1이 되므로 점"C"에서의 펄스는 AND 게이트(A₄)를 경유해저 점"J"나타나게 될것이다. 따라서, 이 검사는 영구적으로 개방상태의 중앙점 스위치와 연결케이블에서의 개방회로에 대한 것이다. 점 "J"에서의 펄스는 OR 게이트(O₁)의 출력단에 나타나게 된다.

제3의 검사는 중앙점 스위치(20)가 다시 개방될때, 즉 상사점 스위치(18) 및 하사점스위치(19) 사이의 중간 지점에서 일어난다. 이 검사가 이루어질때, 논리 1인펄스는 점 "F"에서 발생된다. 하사점 스위치(19)가 R-S 플립·플롭(23)을 리셋트 하지 못하였을 경우 R-S플립·플롭의 Q-출력은 논리 1이되므로, 점 "F"에서의 펄스는 점 "I"에 발생하며 그 출력은 OR 게이트(O₁)의 출력단에 나나타게 된다.

제4의 마지막 검사는 상사점 스위치(18)가 폐쇄될때 일어나는데, 이것은 점 "A"에서 논리 1인 펄스를 발생시킨다. 그러나, 중앙점 스위치(20)가 폐쇄상태로 있는 경우 점"B"에서의 신호는 논리 1이되므로 점 "A"에서의 펄스는 AND 게이트(A₁)를 경유하여 점 "G"에 나타나며, 이 펄스는 앞에서 처럼 OR 게이트(O₁)의 출력단에 나타나게 된다.

따라서, 이 장치는 계속적인 자체검사를 하면서, 어느한 기계 사이클 동안 상사점 스위치(18), 중앙점 스위치(20) 또한 하사점 스위치(19)중의 어느 한 스위치라도 고장일 경우 OR 게이트(O₁)의 출력단에 순간적인 출력펄스를 발생시킨다. 이러한 출력펄스는 다른 플립플롭을 래치하는데 사용될 수 있으며, 이 플립·플롭의 출력은 산업기계내의 긴급 정지회로에 인터페이스 된다.

제8도는 본 발명과 관련된 전기적 인터페이스회로를 도시한 것이다. 구체적 실시예에 의하면, 검출반으로 부터의 주릴레이제어출력은 반도체 릴레이의 스위칭을 제어하는데 사용된다. AC 고전압신호를 저전압 논리검출회로에 연결하여 이 장치를 신뢰성있게 하고 안전을 도모할 수 있게 하기란 어렵다.

따라서 제8도에 도시한 바와 같이, 네온램프와 같은 가스방 전램프(24)가 어느 적당한 전류 제한저항(25)을 경유하여 제어신호를 발생시키는 산업기계내의 고전압점에 연결되어 있다. 가스방전 램프(24)는, 고전압원이 교류원일때, 램프에 의해 발생되는 광펄스에 응답하여 점"A"에서의 전압을 상승시키는 광트랜지스터(26)를 조명시킨다. 캐패시터(28)는 부하저장(27)에 발생하는 리플을 제거하는 작용을 하며, 시정수(RC)는 10밀리초(10^-2sec)이상으로 선택해야만 한다. 그 다음, 부하저항(27)을 지나는 신호는 인버어터(29, 30)를 경유하여 슈미트 트리거와 같은 장치로 입력되는데, 슈미트 트리거의 출력은 산업기계에 의하여 발생된 고전압신호의 상태를 나타낸다.

예컨대, 인버어팅(inverting) 슈미트 트리거나 사용되는 경우, 이 슈미트 트리거의 출력은 네온이 주사될때마다 논리 0으로 된다. 만일 반대상태의 신호출력이 필요할 경우 인버어터가 인버어팅 슈미트 트리거출력과 저전압 인터페이스점 사이에 배열된다(제8도 참조). 이러한 상태하에서 논리 1인 출력신호는 가스방전램프가 주사될때에 발생된다. 여러가지의 다양함을 위하여, 보상 논리신호 출력이 발생되고 그에 따라 가스방전램프에 인가된 고전압신호에 응답하여 논리 0, 또는 논리 1인 신호를 선택하도록 한다.

여기에 기술된 본 발명은 가스방전램프의 일반적인 매우 까다로운 특성으로 인한 고전압 및 저전압신호 사이의 매우 신뢰할 수 있는 인터페이스장치로 수행되는 방법을 제공하였다. 본 발명은 위험한 산업기계의 안전장치로써 고전압장치부터 저전압장치를 인터페이싱하는 여러분야에서 응용할 수 있다.

Claims (1)

1. 산업기계의 검출공간내에 있는 불투명부재를 검출하는 방법에 있어서, 일정한 간격으로 배치된 다수의 전송기로부터 검출공간을 가로질러 검출기까지 방사에너지비임을 연속적으로 전송시키고, 전송된에너지비임이 각각의 검출기에서 충분히 검출되지 않을 경우에는 불투명부재를 나타내는 신호를 발생시켜 검출기를 검사하며, 충분한 에너지비임이 검출될 경우에는 표유방사원신호를 발생시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 산업기계의 검출공간내에 있는 불투명부재의 검출방법.

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